干線公路路段交通量反推法研究及其應(yīng)用

王朝陽 盧川 陳敏

摘要：文章在國省道干線公路大規(guī)模升級改造的時代背景下，基于觀測站的統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)合交叉口的流量觀測，提出了路段交通量的反推方法，并對其在交通量預(yù)測和公路改建項目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證上的適應(yīng)性進(jìn)行了分析。最后，文章以G105阜陽四十鋪至南照段一級公路改建工程為例，詳細(xì)介紹了該方法在工程實踐中的應(yīng)用情況，并對其具體應(yīng)用中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了總結(jié)和說明。

關(guān)鍵詞：路段交通量；反推；公路改建；應(yīng)用

Abstract: This article proposed a method to calculate the traffic volume of some given highway segment based on the statistic data from fixed observation point and observation data of some adjacent intersection. Then the applicability of this method was verified in traffic volume prediction and technical standard demonstration. At last, the reconstruction project of some special section of G105 was taken as an example to illustrate how this method was used in practice.

Keywords: segment traffic volume; back calculation; highway reconstruction; application

中圖分類號：TE834文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

隨著客貨運輸和居民出行對時效性、舒適性需求的不斷增強(qiáng)，公路運輸?shù)闹饕d體-國省道干線公路升級改造的事宜提到了日程?！笆濉逼陂g，以中部地區(qū)為代表的多個省份，均擬定了相應(yīng)的路網(wǎng)升級改造計劃，以安徽省為例，計劃通過10年左右的時間，新改建一級公路約3000公里。大量路網(wǎng)升級改造類項目的快速推進(jìn)，需要一個最為基礎(chǔ)和核心的技術(shù)支撐--改建項目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確把握。

眾所周知，公路建設(shè)項目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選取很大程度上是基于交通量預(yù)測的結(jié)論，對于國省道干線公路，由于其通常具備較為詳細(xì)的歷史交通流量觀測數(shù)據(jù)，這為遠(yuǎn)景交通量預(yù)測提供了較好的基礎(chǔ)，但由于觀測點的布設(shè)通常是為了滿足管理部門了解整條道路的平均交通構(gòu)成或某一重要結(jié)構(gòu)物（大橋、隧道等）交通量情況而設(shè)置的，直接作為待改建路段交通量預(yù)測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，存在很大的不可操作性，這就涉及到預(yù)測基年交通量的修正問題。

1、路段交通量反推方法的提出

公路交通運行具有較強(qiáng)的規(guī)律性，上、下游路段的斷面交通流量聯(lián)系緊密，而這種聯(lián)系和交叉口的轉(zhuǎn)彎交通量直接相關(guān)，這就具備了基于相鄰路段交通量和交叉口轉(zhuǎn)彎交通流量數(shù)據(jù)，推算某一特定路段交通量的基礎(chǔ)。示意圖如下。

圖1 路段斷面交通流量和交叉口轉(zhuǎn)彎交通量關(guān)系

從上圖可知，假設(shè)已知A路段a-a斷面的流量T1和C路段c-c斷面流量T2，結(jié)合對交叉口1、2相關(guān)方向轉(zhuǎn)彎交通流量的觀測，即可以計算得出路段B的交通流量。

實際操作中，對于交叉口流量的觀測需要選擇較具代表性的時間進(jìn)行，且最好進(jìn)行24h的交通流量觀測，并根據(jù)以下公式將觀測到的流量數(shù)據(jù)換算為年平均日交通量。

式中：Qij-第i月某天（星期j）的實測交通量；

Mi-第i月的交通量月變系數(shù)；

Dj-星期j的交通量日變系數(shù)。

如僅進(jìn)行了晝間或高峰時段的交通流量觀測，則需要按照交通工程學(xué)的相關(guān)計算方法，轉(zhuǎn)換為年平均日交通量，但其數(shù)據(jù)精度較差。

2、基于反推法得到的路段交通流量數(shù)據(jù)在交通量預(yù)測中的適應(yīng)性分析

上述基于交叉口流量觀測和相鄰路段統(tǒng)計交通量，來反推某一特定路段斷面交通流量的方法在原理上并不復(fù)雜，得到的基礎(chǔ)流量數(shù)據(jù)可信度也較高，但需要兩個方面的支撐。

（1）交叉口調(diào)查數(shù)據(jù)的代表性和準(zhǔn)確性。代表性是指調(diào)查得到的數(shù)據(jù)能夠表征該交叉口交通流運行的普遍狀況，通常宜將調(diào)查時間安排在周二或周四，且不存在影響交通出行的惡劣天氣和社會性事件；準(zhǔn)確性通常包括2個方面，一是24h調(diào)查的完整性；二是分方向交通流量數(shù)據(jù)獲取的可靠性。

目前，較常采用的是路側(cè)攝像法，和傳統(tǒng)的人工觀測法相比，其工作量大幅度下降，且觀測數(shù)據(jù)可以反復(fù)讀取，提高了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。

圖2-1 觀測設(shè)備布設(shè)示意圖圖2-2 錄像觀測中的車輛運行情況

（2）項目區(qū)域或路段歷史交通流量數(shù)據(jù)的完整性。由于基于實際觀測的交叉口流量數(shù)據(jù)不能直接作為年平均日交通量（AADT），因此需要結(jié)合日不均勻系數(shù)和月不均勻系數(shù)進(jìn)行修正，這就需要項目區(qū)域或研究路段有著詳細(xì)的歷史統(tǒng)計資料，即Mi和Dj是可獲得的。

以安徽省境內(nèi)的某條省道的歷史觀測流量數(shù)據(jù)為例，對該問題進(jìn)行說明。

表1-1 月平均日交通量和月變系數(shù)

表1-2 周平均日交通量和日變系數(shù)

按照上述交叉口流量數(shù)據(jù)的觀測和計算方法，結(jié)合既有觀測點的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以得到研究路段基年交通量水平，這也就具備了交通量預(yù)測的基礎(chǔ)。但上述方法在公路尤其是國省道干線公路改建項目交通量預(yù)測和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的論證中是否具備普遍的指導(dǎo)意義，有以下說明：

（1）對于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和級配較為完善的區(qū)域，某一條道路或者局部路段的升級改造，往往不會引起通道內(nèi)交通量大規(guī)模的轉(zhuǎn)移和不同運輸方式分擔(dān)交通量比例的變化，因此，在交通量預(yù)測最為重要的環(huán)節(jié)交通量分配中，可以不考慮或較少考慮區(qū)域路網(wǎng)變化因素的影響；

（2）交通運輸部頒發(fā)的《公路建設(shè)項目可行性研究報告編制辦法》中，明確指出，對于有詳細(xì)統(tǒng)計資料的改擴(kuò)建項目，交通量預(yù)測技術(shù)可適當(dāng)簡化。

基于以上分析，在大部分路網(wǎng)升級改造類項目中，在交通量預(yù)測技術(shù)上，較多的采用了增長率法，即基于基礎(chǔ)年的交通量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合一定的彈性系數(shù)，預(yù)測遠(yuǎn)景年的交通量規(guī)模和水平，并以此作為改建項目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。因此，研究路段基年交通量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可獲得性就顯得尤為重要。

3、案例分析

文章以G105阜陽四十鋪至南照段改建工程為例，驗證上述方法在工程實踐中的實際應(yīng)用情況。和擬建項目相關(guān)的道路主要有S102和S328，其中S102在四十鋪至六十鋪段與擬建項目共線、S328在南照附近與本項目交叉，存在轉(zhuǎn)彎交通量。而距離該路段最近的交通量觀測點設(shè)置在南照大橋的南岸，相關(guān)圖示如下。

圖3-1擬建項目周邊路網(wǎng)情況

圖3-2 交通分析簡化示意圖

根據(jù)南照觀測站的流量統(tǒng)計，2011年其交通量構(gòu)成情況如下表所示。

表22011年南照觀測站的流量統(tǒng)計結(jié)果

參照文中路段交通量的反推方法，對S328與擬建項目T型交叉口進(jìn)行流量觀測，結(jié)果如下。

圖4 S328與G105交叉口轉(zhuǎn)彎交通量示意圖

據(jù)此，可以對六十鋪至南照段的流量進(jìn)行計算：

V2=V1-T1-T2+T3+T4

其中：V1-南照觀測站統(tǒng)計的路段交通流量；

T1-S328向G105右轉(zhuǎn)交通量；

T2-G105向S328左轉(zhuǎn)的交通量；

T3-G105向S328右轉(zhuǎn)交通量；

T4- S328向G105左轉(zhuǎn)交通量；

據(jù)此，計算得出V2=6294pcu/d.

根據(jù)觀測交通量與年平均日交通量的換算關(guān)系，進(jìn)行相應(yīng)折算，得到其修正后的數(shù)值為6168pcu/d。

按照相同的計算方法，對S102與擬建項目交叉口交通量進(jìn)行觀測和計算可以得到四十鋪至六十鋪段的基年交通流量，相關(guān)結(jié)論如下。

表3基年交通量的計算結(jié)果（pcu/d）

據(jù)此，可以進(jìn)行通行能力分析和車道數(shù)的計算，相關(guān)結(jié)論如下：

表4 單向車道數(shù)需求分析

其中：

N—單向車道數(shù)

DDHV—單向設(shè)計小時交通量(veh/h)

Cr —路段實際通行能力[veh/(h.ln)]

從計算結(jié)果可以看出，本次改建，四十鋪-六十鋪段宜采用雙向6車道的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，六十鋪-南照段則應(yīng)按照雙向4車道的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改建。

4、結(jié)論與說明

基于交叉口觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合部分觀測站點的統(tǒng)計交通量，反推路段交通流量，在計算原理上并不復(fù)雜，但在工程實踐中卻有著重要的應(yīng)用價值，尤其是在干線公路改建項目交通量預(yù)測和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的論證上具有普遍的指導(dǎo)意義。值得說明的是，文章只考慮了較大交叉口轉(zhuǎn)彎交通量的影響，實際上，縣鄉(xiāng)道路和主路交叉的情況大量存在，實際操作時，應(yīng)針對具體情況，論證是否要考慮縣鄉(xiāng)道交通量的影響。此外，交叉口觀測數(shù)據(jù)與年平均日交通量換算的準(zhǔn)確性也對交通量預(yù)測結(jié)果有較大的影響。

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