胡閏秀，李夢(mèng)雪

(1.陜西省汽車(chē)檢測(cè)站,陜西西安　710065;2. 長(zhǎng)安大學(xué)汽車(chē)學(xué)院,陜西西安　710064)

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基于高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)的交通量調(diào)查

胡閏秀1，李夢(mèng)雪2

(1.陜西省汽車(chē)檢測(cè)站,陜西西安710065;2. 長(zhǎng)安大學(xué)汽車(chē)學(xué)院,陜西西安710064)

摘要：為了準(zhǔn)確高效統(tǒng)計(jì)高速公路的交通量，分析交通量觀測(cè)、公路收費(fèi)的車(chē)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，提出基于收費(fèi)數(shù)據(jù)的車(chē)型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，利用收費(fèi)數(shù)據(jù)計(jì)算斷面交通量，對(duì)單線路進(jìn)行邏輯求和，為路網(wǎng)進(jìn)行平衡配流，為實(shí)現(xiàn)高速公路交通調(diào)查提供便捷而較為準(zhǔn)確的方法。

關(guān)鍵詞：收費(fèi)數(shù)據(jù)；交通量；車(chē)型分類(lèi)

開(kāi)展公路交通量調(diào)查，能夠?yàn)榻煌ú块T(mén)進(jìn)行公路規(guī)劃、改建擴(kuò)建、管理養(yǎng)護(hù)及其他基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供重要信息，也能為公路運(yùn)輸及公眾通暢出行提供動(dòng)態(tài)信息[1-2]。

目前我國(guó)高速公路交通量采用自動(dòng)化調(diào)查站為主、利用監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和收費(fèi)數(shù)據(jù)為輔的綜合調(diào)查方法[3-4]。高速公路收費(fèi)站實(shí)行客車(chē)按車(chē)型收費(fèi)，貨車(chē)計(jì)重收費(fèi)的方式[5-7]，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)著大量的車(chē)輛通行信息，研究人員對(duì)基于高速公路收費(fèi)數(shù)據(jù)的斷面交通量調(diào)查提出了許多計(jì)算方法[8-10]，相關(guān)研究主要集中于運(yùn)用高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)分析交通量OD矩陣，從而計(jì)算高速公路交通量。由于收費(fèi)公路車(chē)輛分類(lèi)與交通量調(diào)查車(chē)輛分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不同，將收費(fèi)數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成交通量數(shù)據(jù)仍存在困難。目前開(kāi)展公路的交通情況調(diào)查工作，只能按交通量調(diào)查車(chē)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)和儀器設(shè)備來(lái)統(tǒng)計(jì)。為了減少資金投入、人工投入和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，本文在分析交通量調(diào)查車(chē)型分類(lèi)與公路收費(fèi)方式的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換方法，使得公路收費(fèi)數(shù)據(jù)可作為交通量調(diào)查數(shù)據(jù)；并在此基礎(chǔ)上提出對(duì)高速公路斷面流量進(jìn)行調(diào)查計(jì)算的方法。

1車(chē)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)分析

1.1車(chē)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)

1)收費(fèi)公路車(chē)輛通行費(fèi)車(chē)型分類(lèi)

文獻(xiàn)[5]規(guī)定對(duì)車(chē)輛按車(chē)型收費(fèi)。對(duì)于客車(chē)，通過(guò)人工或者電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)判別車(chē)型，并由計(jì)算機(jī)計(jì)算需繳納的費(fèi)用；對(duì)于貨車(chē)，收費(fèi)系統(tǒng)直接根據(jù)貨車(chē)的重量計(jì)算收費(fèi)。公路車(chē)輛通行費(fèi)車(chē)型分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)將客車(chē)依據(jù)座位分為4種類(lèi)型，貨車(chē)依據(jù)載荷分為5種類(lèi)型。

2)交通量調(diào)查車(chē)型分類(lèi)

我國(guó)目前公路交通情況調(diào)查車(chē)型分類(lèi)及折算系數(shù)嚴(yán)格按照文獻(xiàn)[11-12]中的規(guī)定，將額定載荷、輪廓及軸數(shù)等特征參數(shù)作為判別車(chē)型的依據(jù)。在確定交通量時(shí)，采用小客車(chē)為標(biāo)準(zhǔn)車(chē)型。交通量調(diào)查中將客車(chē)分為2種類(lèi)型(中小客車(chē)、大客車(chē))，貨車(chē)分為5種類(lèi)型(小型、中型、大型、特大型、集裝箱)，并且各類(lèi)車(chē)輛對(duì)應(yīng)不同的折算系數(shù)。

1.2不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

對(duì)比以上2種標(biāo)準(zhǔn)，可得到客、貨車(chē)車(chē)型分類(lèi)對(duì)比表，如表1、2所示。

表1　客車(chē)分類(lèi)對(duì)比

注：將文獻(xiàn)[5]規(guī)定的前兩類(lèi)車(chē)型歸為第一類(lèi)。

表2　貨車(chē)分類(lèi)對(duì)比

在開(kāi)展公路交通量調(diào)查時(shí)，若直接采用公路車(chē)輛通行費(fèi)結(jié)算數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的交通量，則客車(chē)按照車(chē)型分類(lèi)，第一類(lèi)型客車(chē)數(shù)據(jù)可以直接轉(zhuǎn)入交通量統(tǒng)計(jì)中的中小客車(chē)數(shù)據(jù)。二、三類(lèi)車(chē)型的數(shù)據(jù)可以直接轉(zhuǎn)入交通量統(tǒng)計(jì)中的大客車(chē)數(shù)據(jù)。

對(duì)于表2中貨車(chē)分類(lèi)對(duì)比，要在開(kāi)展交通量調(diào)查時(shí)直接采用高速公路收費(fèi)的數(shù)據(jù)，在貨車(chē)實(shí)行計(jì)重收費(fèi)的情況下，收費(fèi)公路車(chē)型分類(lèi)中第一類(lèi)車(chē)型數(shù)據(jù)可以直接轉(zhuǎn)入交通量調(diào)查中的小型貨車(chē)的數(shù)據(jù)；第二類(lèi)貨車(chē)收費(fèi)數(shù)據(jù)可以直接轉(zhuǎn)入中型貨車(chē)的數(shù)據(jù)；三、四、五類(lèi)車(chē)型由于與交通量調(diào)查中載荷劃分標(biāo)準(zhǔn)不同，因此不能直接轉(zhuǎn)換。

通過(guò)對(duì)比分析表1、2可以看出，客車(chē)收費(fèi)數(shù)據(jù)可較容易轉(zhuǎn)為調(diào)查數(shù)據(jù)，但貨車(chē)收費(fèi)數(shù)據(jù)不能直接作為交通調(diào)查的數(shù)據(jù)，需要轉(zhuǎn)換或重新拆分，將收費(fèi)車(chē)型交通量轉(zhuǎn)換為交通調(diào)查車(chē)型。

2收費(fèi)數(shù)據(jù)的車(chē)型轉(zhuǎn)換

收費(fèi)車(chē)型向交通調(diào)查車(chē)型交通量的轉(zhuǎn)換，需要配合人工調(diào)查得出收費(fèi)車(chē)型和交通調(diào)查車(chē)型的比例關(guān)系。調(diào)查方法采用車(chē)型自動(dòng)識(shí)別和人工記錄的方式。調(diào)查表設(shè)計(jì)如表3所示。

表3　車(chē)型比例調(diào)查表

車(chē)型轉(zhuǎn)換具體公式為：

(1)

式中：qkin為交通調(diào)查所用的第k種貨車(chē)的流量；qjT為收費(fèi)數(shù)據(jù)中第j種貨車(chē)的流量；aj為第j種貨車(chē)的收費(fèi)數(shù)據(jù)對(duì)第k種交調(diào)車(chē)輛的貢獻(xiàn)率，aj∈[0,1]。

根據(jù)式(1)可知：

(2)

(3)

(4)

(5)

3斷面交通量計(jì)算

利用高速公路便捷的收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行斷面交通量的計(jì)算，可獲取高速公路不同路段的交通流量，便于實(shí)施交通管理。為方便進(jìn)行計(jì)算，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

3.1預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理是從海量的聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取研究所需的數(shù)據(jù)。為了保證采集數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)預(yù)處理要進(jìn)行數(shù)據(jù)清除、數(shù)據(jù)集成和篩選。

1)異常數(shù)據(jù)清除

清除高速公路中收費(fèi)卡丟失、入口調(diào)頭、強(qiáng)行沖關(guān)、機(jī)器故障、收費(fèi)卡損壞及收費(fèi)人員操作失誤等異常數(shù)據(jù)。

2)數(shù)據(jù)集成篩選

從大量收費(fèi)數(shù)據(jù)中篩選出新表格中出(入)口的站名、時(shí)間、車(chē)型及車(chē)輛數(shù)據(jù)，并按規(guī)定的時(shí)間間隔計(jì)算出總車(chē)輛數(shù)，轉(zhuǎn)化為交通量數(shù)據(jù)?？紤]到高速公路交通的持續(xù)連續(xù)性，本文研究中以天為單位，以高速公路出入口為OD點(diǎn)，計(jì)算交通量。

3.2單線路的計(jì)算

單線路指一條無(wú)閉環(huán)的高速公路情況，是復(fù)雜公路網(wǎng)的計(jì)算基礎(chǔ)。為表述方便，僅考慮某一方向，反向計(jì)算思路一致。

Q(i,t)是從收費(fèi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中計(jì)算獲取，可得到如表4所示的以各出入口i為OD的流量統(tǒng)計(jì)表。

在出入口i,i+1之間的路段，斷面流量

(6)

3.3公路線網(wǎng)的計(jì)算

高速公路建設(shè)規(guī)模大，目前多數(shù)已經(jīng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以出入口為OD的兩地之間，有2條以上的線路可供選擇時(shí)，可借鑒城市路網(wǎng)均衡配流的思路，將任意一OD對(duì)的流量，分配到高速公路網(wǎng)中的一條路徑上。

表4　高速公路OD表

根據(jù)Wardrop平衡原理[13]，有：

(7)

根據(jù)路段路徑關(guān)系有：

(8)

(9)

(10)

4數(shù)值計(jì)算

以陜西省包茂高速公路上行方向中某一段為例，通過(guò)車(chē)牌識(shí)別和人工調(diào)查獲取數(shù)據(jù)，可得到多個(gè)車(chē)型在某時(shí)段內(nèi)的平均流量，具體數(shù)據(jù)如表5所示。該段高速公路可簡(jiǎn)化表示如圖1，共5個(gè)出入口，其中1號(hào)口單入，5號(hào)口單出。

表5多種車(chē)型的平均流量輛/h

q1q2q3q4q5q6q7326463517732617585412

圖1　一段高速公路簡(jiǎn)圖

統(tǒng)計(jì)某時(shí)段內(nèi)該段高速公路的收費(fèi)數(shù)據(jù)，得到表6。

根據(jù)式(2)～(5)，可計(jì)算得到各種交通調(diào)查車(chē)型的數(shù)據(jù)，見(jiàn)表7。

根據(jù)式(6)，可得到該高速公路各路段上的流量數(shù)據(jù)，如表8所示。

表6　高速公路各出入口之間各種收費(fèi)車(chē)型的流量　輛/h

表7　高速公路各出入口之間各種交通調(diào)查車(chē)型的流量　輛/h

表8高速公路各路段各車(chē)型的流量輛/h

斷面編號(hào)q1inq2inq3inq4in12135689891472585991204135131004168830774914127122964169660

5結(jié)語(yǔ)

1)在交通量觀測(cè)、公路收費(fèi)與公路工程等領(lǐng)域，不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)給基于收費(fèi)數(shù)據(jù)的交通量調(diào)查帶來(lái)困難，而統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)是解決這一問(wèn)題的重要手段。為了提高交通量調(diào)查的效率，減少人工投入和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，有必要設(shè)置完善合理的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)應(yīng)將交通量觀測(cè)、公路收費(fèi)、公路工程等領(lǐng)域的不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行多方面融合，以進(jìn)一步提高交通量調(diào)查的合理準(zhǔn)確性。

2)針對(duì)2種標(biāo)準(zhǔn)的差異，提出了較為精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化方法，便于將收費(fèi)數(shù)據(jù)應(yīng)用于交通調(diào)查，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)了利用出入口作為OD，計(jì)算路段交通量的方法，并對(duì)高速公路組網(wǎng)情況下，利用均衡配流原理，設(shè)計(jì)了相應(yīng)流量分配計(jì)算方法，對(duì)高速公路交通調(diào)查提供了重要參考思路。

3)隨著公路的不斷建設(shè)與智能交通技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)將應(yīng)用到交通量調(diào)查中。我國(guó)幅員遼闊，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)狀況不盡相同，公路的建設(shè)規(guī)劃及用途不同，因此交通量車(chē)型分類(lèi)應(yīng)根據(jù)各地區(qū)實(shí)際情況做相應(yīng)的調(diào)整，交通量調(diào)查方法也將更科學(xué)合理，從而為我國(guó)公路的建設(shè)提供更加準(zhǔn)確有效地參考依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：郎偉鋒)

A Survey of Traffic Volume Based on Expressway Toll Data

HURunxiu1,LIMengxue2

(1.ShanxiAutomobileInspectionStation,Xi′an710065,China; 2.CollegeofAutomobile,Chang′anUniversity,Xi′an710064,China)

Abstract:To make an accurate and efficient statistics of the expressway traffic volume, this paper analyzes the vehicle classification standards of traffic volume observation and highway toll and proposes the vehicle-type data conversion method based on the toll data. By using the toll data to calculate the link traffic volume, make the logical addition to the one-way line and balance the traffic flow of the expressway network is made, which provides an easy and accurate method for the survey of expressway traffic.

Key words:toll data; traffic volume; vehicle classification

中圖分類(lèi)號(hào)：U491.11

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-0032(2016)01-0021-06

DOI：10.3969/j.issn.1672-0032.2016.01.005

作者簡(jiǎn)介：胡閏秀(1966—)，女，安徽績(jī)溪人，工程師，主要研究方向?yàn)槠?chē)安全檢測(cè)，E-mail:1601144034@qq.com.

收稿日期：2016-01-22