吳大勇， 孫 凱， 張紫昱， 亓 航， 伍毅平

(1.招商新智科技有限公司， 北京 100070;2.招商局公路網(wǎng)絡(luò)科技控股股份有限公司京津塘高速分公司， 北京 100176;3.北京工業(yè)大學(xué)，北京市交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100124)

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)高速公路建設(shè)的蓬勃發(fā)展對(duì)促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了十分重要的作用. 然而，隨著高速公路交通基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模總量與交通量不斷提升，高速公路的運(yùn)營(yíng)管理面臨更高的要求和挑戰(zhàn). 目前高速公路系統(tǒng)缺乏精細(xì)化管理，對(duì)突發(fā)交通事故仍處于被動(dòng)狀態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)存在“監(jiān)而不控”等現(xiàn)象. 研究表明[1]，提升高速公路運(yùn)營(yíng)管理水平的關(guān)鍵在于對(duì)高速公路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估診斷分析. 因此，建立一套以需求引領(lǐng)，問(wèn)題為導(dǎo)向，與我國(guó)高速公路運(yùn)營(yíng)狀況相適應(yīng)的完整監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系十分必要.

交通運(yùn)輸部于2012年首次提出建立公路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[2]，交通學(xué)者在高速公路信息監(jiān)測(cè)與運(yùn)營(yíng)管理方面進(jìn)行了大量研究[3]. 然而，不同的高速公路監(jiān)測(cè)環(huán)境不同，其指標(biāo)選取也因運(yùn)營(yíng)單位的監(jiān)測(cè)需求而異. 目前高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系多是側(cè)重某一方面，如僅在某一地區(qū)(山區(qū)公路、橋隧路段)或是僅針對(duì)安全評(píng)價(jià)、服務(wù)評(píng)估、運(yùn)行監(jiān)測(cè)或環(huán)境診斷的指標(biāo)體系[4-7]，并沒(méi)有形成全面的高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系，存在較為分散且指標(biāo)不統(tǒng)一的問(wèn)題.

本文建立的指標(biāo)體系力圖全面涵蓋高速公路的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，以從多方面多層次地反映高速公路的運(yùn)營(yíng)狀況. 研究從高速公路運(yùn)營(yíng)管理部門角度出發(fā)，旨在通過(guò)對(duì)高速公路監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集和現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與各類文獻(xiàn)中的指標(biāo)梳理，根據(jù)指標(biāo)選取原則、影響因素分析等方法，從各個(gè)維度、不同層面構(gòu)建高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，進(jìn)而評(píng)估高速公路運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，為定量或定性分析與評(píng)價(jià)高速公路的運(yùn)營(yíng)效果提供基礎(chǔ).

1 高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建方法

1.1 需求分析

管理部門的監(jiān)測(cè)需求與高速公路的影響因素都需在“人- 車- 路- 環(huán)境”組成的動(dòng)態(tài)交通系統(tǒng)中考慮，其中安全性與暢通性是高速公路運(yùn)營(yíng)管理的最終需求. 當(dāng)前監(jiān)測(cè)信息主要包括交通運(yùn)行數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備損壞與交通事故等方面. 主要監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)內(nèi)容有流量、速度、密度、事故形態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施使用情況、惡劣天氣、地質(zhì)環(huán)境等. 另外，在運(yùn)營(yíng)期間的效益、服務(wù)滿意度以及使用者的出行體驗(yàn)對(duì)管理部門來(lái)說(shuō)意味著高速公路運(yùn)營(yíng)效果在讓公眾滿意的同時(shí)是否也達(dá)到了持續(xù)收益.

1.2 構(gòu)建原則

科學(xué)合理的指標(biāo)是構(gòu)建指標(biāo)體系的基礎(chǔ). 由于影響高速公路運(yùn)行狀態(tài)的因素復(fù)雜多樣、結(jié)構(gòu)繁雜，為保證監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系的客觀、全面和科學(xué)性，建立指標(biāo)應(yīng)遵循以下原則.

1)目標(biāo)性原則：指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)和搭建應(yīng)緊緊圍繞改善高速公路交通安全與提升效率這一目標(biāo)，應(yīng)以是否滿足相關(guān)需求為判別標(biāo)準(zhǔn)，判斷各項(xiàng)指標(biāo)是否反映出監(jiān)測(cè)對(duì)象和評(píng)價(jià)內(nèi)容的信息，達(dá)到可應(yīng)用的效果.

2)系統(tǒng)性原則：高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系涉及范圍較廣，應(yīng)從多因素、多維度、深層次、系統(tǒng)化地反映高速公路交通狀態(tài)的整體性能和服務(wù)質(zhì)量，以保證各項(xiàng)指標(biāo)的全面性與可靠性.

3)可操作性原則：在獲取指標(biāo)的過(guò)程中，應(yīng)考慮各項(xiàng)指標(biāo)的可操作性，指標(biāo)盡可能用現(xiàn)有的調(diào)查方法或者統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得，避免造成不必要的困難. 指標(biāo)體系應(yīng)層次清晰、規(guī)范精煉，使之具有實(shí)際應(yīng)用與推廣價(jià)值.

4)科學(xué)性原則：指標(biāo)體系應(yīng)具有科學(xué)性，即指標(biāo)的選擇、數(shù)據(jù)的收集和計(jì)算方法的界定以相關(guān)統(tǒng)計(jì)報(bào)告、學(xué)術(shù)理論等公認(rèn)的科學(xué)理論為依據(jù)[8].

1.3 總體框架

高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由基礎(chǔ)指標(biāo)體系和綜合指標(biāo)組成. 如圖1所示，本文從“效率監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)測(cè)、設(shè)施監(jiān)測(cè)、綠色監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、效益監(jiān)測(cè)”6大監(jiān)測(cè)方向出發(fā)，描述了運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建思路. 基礎(chǔ)指標(biāo)所揭示的內(nèi)容反映對(duì)象的某一方面，通過(guò)指標(biāo)選取與層級(jí)分類過(guò)程，最終確立基礎(chǔ)指標(biāo)體系. 綜合指標(biāo)是由多個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)結(jié)合并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的綜合得分，通過(guò)綜合分析高速公路主要監(jiān)測(cè)需求，給出綜合指標(biāo)的設(shè)置建議與對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)指標(biāo). 兩者相輔相成，緊密結(jié)合，以高速公路運(yùn)營(yíng)管理部門的實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，助力高速公路運(yùn)營(yíng)管理部門實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路的可監(jiān)測(cè)、可調(diào)控目標(biāo).

圖1 運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建思路

2 高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)指標(biāo)體系

2.1 指標(biāo)選取

2.1.1 運(yùn)行狀態(tài)指標(biāo)

主要對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、運(yùn)行效率、運(yùn)行安全和節(jié)能情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，以掌握道路運(yùn)行信息. 具體來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)指標(biāo)，用以監(jiān)測(cè)高速公路的基本情況；效率指標(biāo)主要考慮擁堵程度、道路負(fù)荷度等情況，來(lái)判斷道路的擁堵情況和通達(dá)性；安全指標(biāo)主要考慮事故數(shù)據(jù)與行為數(shù)據(jù)；駕駛行為是影響道路安全的重要因素[9]，可充分選取危險(xiǎn)駕駛行為(如急加急減、急轉(zhuǎn)彎、急變道)等監(jiān)測(cè)指標(biāo)，以判定事故風(fēng)險(xiǎn). 節(jié)能指標(biāo)主要考慮車輛排放、油耗等.

2.1.2 道路條件指標(biāo)

我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)設(shè)施的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)主要以道路設(shè)施與交通安全設(shè)施為主. 一方面，公路自身結(jié)構(gòu)及所屬附件設(shè)施的配備狀況會(huì)不同程度地影響高速公路的運(yùn)營(yíng)安全. 如路面產(chǎn)生沉降、裂縫或線形的改變會(huì)增加道路風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致事故發(fā)生. 此外，對(duì)橋隧路段的安全監(jiān)測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，從而排除病害災(zāi)害. 因此，應(yīng)對(duì)道路條件的路基路面、道路線形、特殊區(qū)域的土建結(jié)構(gòu)等進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)，以確保道路條件滿足標(biāo)準(zhǔn)要求. 其對(duì)應(yīng)的指標(biāo)包括路面破損情況、道路曲線組合比例、應(yīng)力、變形、荷載等.

另一方面，指路標(biāo)志標(biāo)線影響駕駛員的道路選擇，若能及時(shí)發(fā)現(xiàn)標(biāo)志遮擋、損壞等，則可避免倒車、逆行等現(xiàn)象的發(fā)生. 由于隧道空間封閉，通風(fēng)照明較差，事故緊急救援受到很大制約. 必須對(duì)隧道內(nèi)機(jī)電、救援與監(jiān)控設(shè)施等交通安全設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測(cè). 基于上述分析，交通安全設(shè)施對(duì)應(yīng)的指標(biāo)包括標(biāo)志標(biāo)線、特殊的區(qū)域設(shè)施設(shè)備的完備率與完好率.

2.1.3 外部環(huán)境指標(biāo)

外部環(huán)境主要考慮天氣、重大事件和地質(zhì)環(huán)境因素. 對(duì)高速公路的影響主要體現(xiàn)在駕駛員視距、道路通達(dá)性與車輛操縱穩(wěn)定性等方面. ①惡劣天氣下道路濕滑、附著系數(shù)減小、能見(jiàn)度低，遇轉(zhuǎn)彎或緊急情況采取制動(dòng)措施時(shí)容易發(fā)生側(cè)滑、跑偏或甩尾現(xiàn)象. 因此，需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)氣象災(zāi)害信息. 其對(duì)應(yīng)的指標(biāo)包括惡劣天氣等級(jí)、道路附著系數(shù)等. ②及時(shí)掌握貨物散落、路段施工養(yǎng)護(hù)和重大活動(dòng)等重大事件的發(fā)生頻次、時(shí)間、地點(diǎn)和影響范圍對(duì)于保證道路安全具有重要作用. ③地質(zhì)災(zāi)害帶來(lái)的后果相對(duì)較為嚴(yán)重，直接影響道路的正常通車，還會(huì)帶來(lái)重大災(zāi)害與財(cái)產(chǎn)損失. 應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害信息，對(duì)應(yīng)指標(biāo)包括位移、流速、邊坡變形、災(zāi)害事件影響范圍、影響時(shí)間等. 監(jiān)測(cè)有助于管理部門進(jìn)行預(yù)警措施，采取必要的防護(hù)手段.

2.1.4 企業(yè)效益指標(biāo)

企業(yè)效益指標(biāo)主要考慮收費(fèi)站ETC系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)效益因素. 需分析衡量ETC對(duì)交通的改善關(guān)系和效益成本關(guān)系. 此外，確保運(yùn)營(yíng)效益穩(wěn)定增長(zhǎng)是企業(yè)經(jīng)營(yíng)的重要目的，使用者的行車體驗(yàn)是管理部門考慮的重要因素，代表使用者在高速公路系統(tǒng)中得到的舒適、方便、經(jīng)濟(jì)等服務(wù)程度，有利于高速公路服務(wù)設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理. 通過(guò)評(píng)估企業(yè)效率、管理水平以及服務(wù)質(zhì)量等，更有利于企業(yè)做出科學(xué)管理、及時(shí)止損、改進(jìn)方案等措施. 其對(duì)應(yīng)指標(biāo)主要包括管理費(fèi)用、平均收費(fèi)時(shí)間、運(yùn)營(yíng)凈利潤(rùn)率等.

2.2 基礎(chǔ)指標(biāo)體系建立

根據(jù)指標(biāo)選取分析，建立基礎(chǔ)指標(biāo)體系框架如圖2所示.

圖2 基礎(chǔ)指標(biāo)框架

運(yùn)行狀態(tài)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運(yùn)行效率、運(yùn)行安全與節(jié)能環(huán)保；道路條件包括道路基礎(chǔ)設(shè)施與交通安全設(shè)施；外部環(huán)境包括天氣、特殊事件與地質(zhì)條件；企業(yè)效益包括ETC評(píng)價(jià)和運(yùn)營(yíng)效益.

首先根據(jù)監(jiān)測(cè)內(nèi)容的目標(biāo)或涉及范圍設(shè)計(jì)出指標(biāo)體系；其次按照目標(biāo)內(nèi)容的構(gòu)成進(jìn)行逐次分解, 直到分解出來(lái)的指標(biāo)可直接觀察或測(cè)得；最終建立基礎(chǔ)指標(biāo)體系. 如表1所示，指標(biāo)體系共包含有202個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo).

表1 基礎(chǔ)指標(biāo)體系設(shè)置

續(xù)表1

3 高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)綜合指標(biāo)

綜合指標(biāo)基于多源數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)多個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)分析高速公路的整體性能. 相比基礎(chǔ)指標(biāo)，綜合指標(biāo)更能直觀地反映整體交通運(yùn)行狀況的變化趨勢(shì)，能較為全面地反映道路的效率安全等問(wèn)題. 從運(yùn)行效率、運(yùn)行安全、節(jié)能環(huán)保3個(gè)方面分別給出綜合評(píng)價(jià)指數(shù)設(shè)置建議，如表2所示.

表2 綜合指標(biāo)設(shè)置建議

3.1 運(yùn)行效率

綜合反映高速公路的交通運(yùn)行效率情況. 首先，道路服務(wù)水平作為反映道路服務(wù)質(zhì)量的綜合指數(shù)已被證明其科學(xué)性與合理性，具有重要的應(yīng)用價(jià)值；其次，交通運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)是管理部門進(jìn)行交通管理和駕駛者進(jìn)行路徑選擇的基礎(chǔ). 因此可從2個(gè)角度分析運(yùn)行狀態(tài)的演變過(guò)程：一是基于交通流數(shù)據(jù)判定整體道路的運(yùn)行狀態(tài)；二是通過(guò)分析交通擁堵產(chǎn)生、演化和消散的過(guò)程以此判定擁堵程度. 高速公路出入口是分析通行狀況的薄弱環(huán)節(jié)，有必要監(jiān)測(cè)高速公路收費(fèi)站ETC與傳統(tǒng)人工收費(fèi)通道相耦合的綜合通行狀況. 因此，本文針對(duì)運(yùn)行效率方面的綜合指標(biāo)設(shè)置建議有服務(wù)水平、交通流運(yùn)行指數(shù)、交通擁堵指數(shù)與收費(fèi)站通行指數(shù)，旨在及時(shí)發(fā)現(xiàn)高速公路上存在的交通運(yùn)行效率問(wèn)題，也為高速公路主動(dòng)交通管理策略提供支持.

3.2 運(yùn)行安全

綜合反映高速公路的交通運(yùn)行安全情況. 交通事故是交通流特征、駕駛行為、道路環(huán)境特征與車輛特性共同作用的結(jié)果，綜合分析高速公路運(yùn)行安全和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是提高行車安全的重中之重. ①可基于交通流狀態(tài)的綜合影響確定整體路網(wǎng)與路段的運(yùn)行安全狀態(tài). ②有研究發(fā)現(xiàn)[22]危險(xiǎn)駕駛行為會(huì)帶來(lái)交通安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，因此評(píng)估道路秩序與混亂程度給研究者提供了新的思路. 基于上述分析，有必要分別建立交通流安全狀態(tài)指標(biāo)與交通秩序指數(shù)，用以實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)高速公路安全狀況和交通秩序情況. ③基于外部環(huán)境數(shù)據(jù)和歷史事故數(shù)據(jù)，可建立行車風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與封閉指數(shù)，用以監(jiān)測(cè)與評(píng)估高速公路的行車風(fēng)險(xiǎn)，確定道路是否封閉或封閉時(shí)長(zhǎng)，為改善管理部門的治理舉措具有重要參考意義.

3.3 節(jié)能環(huán)保

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)高速公路車輛能源消耗和尾氣排放情況. 可建立綜合指數(shù)評(píng)價(jià)高速公路綠色發(fā)展情況，重點(diǎn)考慮運(yùn)行車輛油耗與排放對(duì)周邊環(huán)境的影響，對(duì)于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的友好和諧具有現(xiàn)實(shí)意義. 本文對(duì)該類綜合指標(biāo)建議設(shè)置為綠色運(yùn)行指數(shù).

4 結(jié)論

本文從運(yùn)行狀態(tài)、道路條件、外部環(huán)境、企業(yè)效益4個(gè)方面構(gòu)建了高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)指標(biāo)體系，并從運(yùn)行效率、運(yùn)行安全、節(jié)能環(huán)保3個(gè)方面給出了綜合指標(biāo)的設(shè)置建議. 最終指標(biāo)體系共包含202個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)和9個(gè)綜合指數(shù). 研究成果為高速公路運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)提供了系統(tǒng)、全面的指標(biāo)選項(xiàng)，有助于解決現(xiàn)有指標(biāo)較為分散的問(wèn)題，為高速公路運(yùn)營(yíng)管理部門準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)把握高速公路運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，有針對(duì)性地開(kāi)展分析和管理提供支撐. 本文僅針對(duì)指標(biāo)體系的構(gòu)建與指標(biāo)選取進(jìn)行闡述，監(jiān)測(cè)指標(biāo)的相關(guān)采集方式以及數(shù)據(jù)本地化等有待完善. 隨著智能交通領(lǐng)域的擴(kuò)展和監(jiān)測(cè)水平的提高，運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)有待進(jìn)一步挖掘與更新.