河南科技大學(xué)車輛與交通工程學(xué)院 銀龍

基于高速公路收費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的路網(wǎng)擁擠度分析——以河南省高速公路為例

河南科技大學(xué)車輛與交通工程學(xué)院 銀龍

本文基于河南省高速公路收費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對(duì)河南省高速公路的路網(wǎng)擁擠度進(jìn)行分析。通過整合高速公路線路、收費(fèi)站的相關(guān)信息，并利用ArcGIS實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)點(diǎn)層的搭建，再通過TransCAD實(shí)現(xiàn)點(diǎn)層、線層的融合構(gòu)建出完整路網(wǎng)。利用收費(fèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行流量分配，最終得出河南省高速公路流量分配結(jié)果和擁擠度的大小。通過對(duì)其分配結(jié)果的分析，提出相關(guān)建議。

高速公路 流量分配 擁擠度 通行能力

隨著高速公路里程的不斷增加，收費(fèi)站設(shè)置也越來越密集，截止到2015年底，河南省高速公路通車?yán)锍踢_(dá)到6304公里，居全國第3位，比“十一五”末增加1288公里，收費(fèi)站也激增至349個(gè)；由于全省高速公路網(wǎng)四通八達(dá)，高速公路成為公眾陸路出行的最佳選擇，因此路網(wǎng)的流量、擁擠度情況直接影響了公眾出行線路的選擇和計(jì)劃，同時(shí)也間接反映了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。

1　路網(wǎng)搭建基礎(chǔ)

高速公路基礎(chǔ)路網(wǎng)是包括對(duì)高速公路線路、收費(fèi)站兩層屬性要素的集合，而搭建路網(wǎng)是融合線路層和收費(fèi)站點(diǎn)層兩層屬性信息建立圖層進(jìn)而形成路網(wǎng)。

1.1線路搭建信息基礎(chǔ)

線路屬性信息包括線路名稱、線路編號(hào)、線路位置信息（即線路起訖點(diǎn)樁號(hào)）、線路里程、線路車道數(shù)、線路設(shè)計(jì)時(shí)速等指標(biāo)。河南省省內(nèi)主要高速公路29條，國家級(jí)高速10條，省級(jí)高速公路19條，主要包括京港澳高速、滬陜高速、大廣高速、連霍高速、二廣高速、永登高速、商周高速、蘭南高速、濟(jì)廣高速、新陽高速、內(nèi)鄧高速、鄭云高速等，是連接?xùn)|、中、西部區(qū)域經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的重要樞紐，部分高速主要屬性信息見表1。

1.2收費(fèi)站搭建信息基礎(chǔ)

收費(fèi)站屬性信息所需指標(biāo)包括收費(fèi)站編號(hào)、名稱、所在線路名稱編號(hào)、所屬地市、經(jīng)緯度等指標(biāo)。據(jù)相關(guān)部門網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)，河南省收費(fèi)站349個(gè)，近每20km建設(shè)1個(gè)收費(fèi)站，部分收費(fèi)站屬性信息見表2。

表1　部分高速公路主要屬性信息

表2　部分收費(fèi)站屬性信息

2　高速公路路網(wǎng)搭建

2.1路網(wǎng)收費(fèi)站層搭建

對(duì)上述全省所有349個(gè)收費(fèi)站屬性信息進(jìn)行整理，基于收費(fèi)站的經(jīng)緯度信息利用地理信息軟件ArcGIS對(duì)其進(jìn)行位置定位。

2.2路網(wǎng)線路層搭建

路網(wǎng)的搭建是對(duì)收費(fèi)站層和線路層兩層屬性信息的融合，通過對(duì)上述全省所有線路屬性信息的整理，利用交通分配軟件TransCAD基于線路的位置信息生成線層，再通過添加圖層添加收費(fèi)站圖層（如圖1）。

圖1　河南省高速公路路網(wǎng)層

3　基于路網(wǎng)的流量分配和擁擠度分析

3.1高速公路車流量0D矩陣流量表

對(duì)全省349個(gè)收費(fèi)站按照省份、地市、線路代碼進(jìn)行唯一編碼，比如鄭州圃田收費(fèi)站，屬于鄭州市，京港澳高速G4，編號(hào)為4101001。依次編碼，根據(jù)河南省2015年日均車流量站與站之間0D流量表生成349×349的矩陣（單位：輛），截取部分如圖2所示。

圖2　河南省收費(fèi)站部分0D矩陣流量表（部分截圖）

3.2基于路網(wǎng)的流量分配和擁擠度分析

通常情況下，收費(fèi)站并未直接規(guī)劃在線路上，而是以匝道的形式創(chuàng)建在線路附近，路網(wǎng)上交通流量的分配基于收費(fèi)站生成原始數(shù)據(jù)中站到站之間的0D對(duì)的交通量。通過交通分配軟件在收費(fèi)站層添加Index索引字段，將索引字段與ID設(shè)置為一致，通過線路的ID將收費(fèi)站層與線路層連接起來，即創(chuàng)建質(zhì)心連桿將收費(fèi)站層的流量分配映射到線路上。

線路的車道數(shù)和設(shè)計(jì)時(shí)速?zèng)Q定了路網(wǎng)的通行能力C，又叫做高速公路日均能承受的交通流量，通常情況下，以最大通行能力為上限，當(dāng)實(shí)際通行能力V超過最大通行能力C說明發(fā)生擁堵，即V/C大于1時(shí)擁堵，線路最大通行能力見表3。通過實(shí)際通行量得出全省高速公路路網(wǎng)擁擠度分配見圖3。

表3　線路最大通行能力表

圖3　河南省高速公路路網(wǎng)擁擠度分配圖

4　結(jié)論及建議

綜合上述日均流量分配結(jié)果，從縱貫?zāi)媳眮砜?，京港澳高速新鄉(xiāng)鄭州許昌段、大廣高速新鄉(xiāng)開封周口車流量較大；連接?xùn)|西方向來看，連霍高速鄭州洛陽段、滬陜高速駐馬店信陽段車流量較大；環(huán)線上來看鄭州繞城車流量較大。從路網(wǎng)擁擠度上來看，京港澳高速鄭州駐馬店段、連霍高速洛陽三門峽段、蘭南高速許昌段較為擁堵；從節(jié)點(diǎn)上來看，收費(fèi)站附近車流量較大，容易產(chǎn)生排隊(duì)現(xiàn)象。

交通流量分配結(jié)果不僅是反映交通狀況，同樣也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r的晴雨表，因此需要交通主管部及高速公路運(yùn)營單位對(duì)相關(guān)路段進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施改進(jìn)，優(yōu)化養(yǎng)護(hù)管理工作，包括增建ETC車道、加強(qiáng)車流量較大路段的設(shè)施檢測(cè)及維護(hù)和車流引導(dǎo)等，同時(shí)政府相關(guān)部門也要針對(duì)高速公路流量較低的經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)進(jìn)行宏觀政策層面的引導(dǎo)，提高高速公路資源利用率，促進(jìn)局部地區(qū)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。

［1］嚴(yán)作人.運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)學(xué)［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］邵春福.交通規(guī)劃［M］.北京：北京交通大學(xué)出版社，2012.

［3］侯常明.基于TransCAD的高速公路改擴(kuò)建分流量研究［D］.長安大學(xué)，2010.

F542

A

2096-0298（2016）10（a）-144-02

銀龍（1988-），男，河南新鄉(xiāng)人，碩士，助教，主要從事高速公路方面的研究。