基于速度統(tǒng)計(jì)分布的城市貨運(yùn)通道優(yōu)化

摘要：隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展，物流配送量迅速增長(zhǎng)，大量貨運(yùn)車輛頻繁進(jìn)出中心城區(qū)，這一趨勢(shì)加劇了中心城區(qū)交通擁堵的情況。與此同時(shí)，由于貨運(yùn)需求與交通發(fā)展的矛盾，導(dǎo)致城市貨運(yùn)交通的發(fā)展遇到重重阻礙。本文以南京市為例，從宏觀和微觀角度，利用速度統(tǒng)計(jì)分布對(duì)城市貨運(yùn)通道進(jìn)行優(yōu)化，為物流節(jié)點(diǎn)的建立提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：交通運(yùn)輸；速度統(tǒng)計(jì)分布；區(qū)域交通狀態(tài)

1引言

城市貨運(yùn)交通是城市交通運(yùn)輸過程中必不可缺的一部分，也是城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)賴以生存和發(fā)展的基本條件之一，與人民生活息息相關(guān)。良好的城市貨運(yùn)交通系統(tǒng)可以增加資源的有效利用性，增強(qiáng)貨運(yùn)的可達(dá)性。但不斷增長(zhǎng)的貨運(yùn)車輛數(shù)量給中心城區(qū)交通帶來了巨大壓力，也帶來了環(huán)境持續(xù)惡化等問題。針對(duì)以上情況，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)城市貨運(yùn)狀態(tài)進(jìn)行了不同的研究：用GPS采集的車輛平均行駛速度作為衡量交通狀態(tài)的指標(biāo)，從車流量、速度、占有率識(shí)別交通擁堵等方面進(jìn)行了研究。

2南京市貨運(yùn)現(xiàn)狀研究

2.1貨運(yùn)需求分析

南京市貨物需求呈現(xiàn)出外省輸入型特征，因而需要合理解決外埠貨車進(jìn)城運(yùn)輸?shù)膯栴}，合理構(gòu)建運(yùn)輸模式，提高貨物運(yùn)輸配送的能力。

2.2南京市貨運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀及分析

2.2.1主要貨運(yùn)通道現(xiàn)狀

公路運(yùn)輸是交通運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)重要組成部分，是各個(gè)城市發(fā)展的基礎(chǔ)，具有便捷、靈活，通達(dá)性好的特點(diǎn)。城市快速路與高速公路共同形成“井字三環(huán)、軸向放射、組團(tuán)快聯(lián)”的路網(wǎng)格局。主城形成“經(jīng)六緯十”的主干路網(wǎng)布局。其主要城市物流貨運(yùn)通道公路布局如圖2所示：

2.2.2主要物流基地空間分布

根據(jù)對(duì)南京市主要物流節(jié)點(diǎn)布局進(jìn)行分析，了解節(jié)點(diǎn)規(guī)模、地理位置、交通環(huán)境、運(yùn)營(yíng)狀況等信息，可得到主要物流節(jié)點(diǎn)具有以下特征：

（1）城市主城個(gè)圈層物流節(jié)點(diǎn)布局不均衡；（2）物流節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)南北均衡分布的整體布局；（3）物流節(jié)點(diǎn)與城市主要交通干道聯(lián)系緊密。

2.3研究區(qū)域

南京市主城區(qū)包括城市商業(yè)中心和城市社交活動(dòng)聚集的區(qū)域，并且具有路網(wǎng)密度高，商業(yè)發(fā)達(dá)、行政文化水平高，交通流量大等特點(diǎn)。研究貨運(yùn)現(xiàn)狀的地區(qū)和道路，如表1所示。

3基于速度統(tǒng)計(jì)分布的城市貨運(yùn)通道優(yōu)化

3.1數(shù)據(jù)的來源

本文數(shù)據(jù)的來源主要是APP中的道路信息，并利用Excel（圖3）對(duì)調(diào)查的路段區(qū)間車速進(jìn)行處理。同時(shí)，在OpenStreetMap地圖（如圖4）上選擇相關(guān)道路節(jié)點(diǎn)。

3.2分析方法

采用兩種角度對(duì)城市貨運(yùn)通道進(jìn)行優(yōu)化研究，包括從宏觀角度對(duì)區(qū)域交通狀態(tài)進(jìn)行分析和從微觀角度對(duì)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行探究：

3.2.1宏觀角度分析區(qū)域交通狀態(tài)

對(duì)區(qū)域交通狀態(tài)進(jìn)行分析的主要指標(biāo)是區(qū)間平均速度。

區(qū)間平均速度的估計(jì)值即每隔T時(shí)間內(nèi)浮動(dòng)車的區(qū)間平均速度的均值：式中：v-浮動(dòng)車i的平均速度：n-時(shí)間間隔T內(nèi)道路區(qū)間L上有采樣數(shù)據(jù)的浮動(dòng)車數(shù)量。

3.2.2微觀角度探究區(qū)域交通數(shù)據(jù)

結(jié)合區(qū)域區(qū)間車速頻數(shù)、利用均值方差分析，并使用偏度系數(shù)和正態(tài)分布對(duì)區(qū)域交通數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)分析：

（1）區(qū)域區(qū)間車速頻數(shù)：用依次排列的頻數(shù)來代表某種特征數(shù)出現(xiàn)的次數(shù)，也表示各組標(biāo)志值對(duì)全體標(biāo)志值所起的作用。本文通過分路段分地區(qū)，對(duì)鼓樓區(qū)、玄武區(qū)、秦淮區(qū)三個(gè)區(qū)的區(qū)間車速進(jìn)行頻數(shù)分布的分析。

（2）數(shù)據(jù)分布特征分析：基本的數(shù)據(jù)分布特征包括三種：數(shù)據(jù)分布的集中趨勢(shì)、離散趨勢(shì)及偏態(tài)與峰度偏度，本文在進(jìn)行數(shù)據(jù)分布特征分析時(shí)，選取平均數(shù)、方差作為集中趨勢(shì)、離散趨勢(shì)。同時(shí)，為了準(zhǔn)確地測(cè)定分布的偏斜程度和進(jìn)行比較分析，常見的是計(jì)算偏度系數(shù)。它是以標(biāo)準(zhǔn)差為度量單位計(jì)量的眾數(shù)與算術(shù)平均數(shù)的離差：

式中：SK為無量綱系數(shù)，通常取值在[-3，+3]，絕對(duì)值越大，表示傾斜度越大，反之，傾斜度越小。

（3）正態(tài)分布檢驗(yàn)：從不同時(shí)間分布的角度對(duì)各個(gè)區(qū)域進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，以此確定樣本與理論的正態(tài)分布沒有明顯的差異。本文在進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)時(shí)，結(jié)合數(shù)據(jù)分布特征的三個(gè)方面，先利用偏態(tài)系數(shù)進(jìn)行初步分析，判斷是否服從正態(tài)分布，最后用Q-Q圖進(jìn)行驗(yàn)證。

4分析結(jié)果

4.1宏觀角度分析區(qū)域交通狀態(tài)

本文對(duì)區(qū)域內(nèi)的區(qū)間車速進(jìn)行了整體分析，同時(shí)對(duì)主要進(jìn)城通道的區(qū)間車速進(jìn)行了分方向、分空間的分析：

（1）區(qū)域區(qū)間車速：由式1計(jì)算可得（下表2），平均車速最大的地區(qū)為秦淮區(qū)，得出整體交通狀況最好的區(qū)域?yàn)榍鼗磪^(qū)。

（2）主要進(jìn)城通道區(qū)間車速空間分布：長(zhǎng)江隧道的運(yùn)行狀況相比和燕路，長(zhǎng)江大橋，玄武大道，中山東路較好。

（3）主要進(jìn)城通道區(qū)間車速時(shí)間變化：長(zhǎng)江隧道、和燕路、長(zhǎng)江大橋、玄武大道、中山東路這些主要進(jìn)城通道，隨著時(shí)間的變化，不同時(shí)刻，不同方向的速度也不相同，其中長(zhǎng)江大橋、玄武大道東西方向車流速度隨時(shí)間變化明顯，且集中在早晚高峰，故貨運(yùn)車可通過長(zhǎng)江大橋，玄武大道進(jìn)城，但應(yīng)避開早晚高峰時(shí)間段。

4.2微觀角度探究區(qū)域交通數(shù)據(jù)

（1）區(qū)域區(qū)間車速頻數(shù)：對(duì)鼓樓區(qū)，玄武區(qū)，秦淮區(qū)的區(qū)域車速按等距分組的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，整體交通狀況最好的區(qū)域?yàn)榍鼗磪^(qū)，在30-40km/h之間的統(tǒng)計(jì)頻數(shù)超過1500，在40-50km/h之間的統(tǒng)計(jì)頻數(shù)達(dá)到2500，故秦淮區(qū)有更多的通行發(fā)放機(jī)會(huì)。

（2）數(shù)據(jù)分布特征分析：本文在這里使用誤差棒圖來表示數(shù)據(jù)的不確定度的大小，誤差棒是以被測(cè)量的算術(shù)平均值為中點(diǎn)，在測(cè)量值大小的方向上畫出的一個(gè)線段，表示被測(cè)量以某一概率落在棒上。

秦淮區(qū)以較大的確定度落在速度較高的車速段里，但是秦淮區(qū)在選定的區(qū)間范圍內(nèi)波動(dòng)較大，玄武區(qū)和鼓樓區(qū)在時(shí)間段內(nèi)變化較為平緩，但樣本的確定度較秦淮區(qū)略低。

5結(jié)語

本文通過宏觀和微觀兩個(gè)角度，基于速度統(tǒng)計(jì)分布對(duì)城市貨運(yùn)通道進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合區(qū)域區(qū)間車速頻數(shù)、利用均值方差分析，并使用偏度系數(shù)和正態(tài)分布對(duì)區(qū)域交通數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)分析，安排貨車進(jìn)入中心城區(qū)，建立起交通狀態(tài)的分析體系。通過實(shí)例，驗(yàn)證了速度統(tǒng)計(jì)分布對(duì)城市貨運(yùn)通道優(yōu)化的有效性，未來將對(duì)為南京市主城區(qū)貨運(yùn)組織的設(shè)計(jì)及模式的優(yōu)化進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。