基于旅游區(qū)道路的交通流特性研究

喬建剛， 吳　瓊

(河北工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院， 天津　300401)

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基于旅游區(qū)道路的交通流特性研究

喬建剛， 吳瓊

(河北工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院， 天津300401)

[摘要]旅游業(yè)是一個綠色產(chǎn)業(yè)，為了提高旅游區(qū)道路的通行能力和行車安全性，以交通流理論為基礎(chǔ)，通過大量的對行車速度、交通量、車型等參數(shù)實地調(diào)研，分析旅游區(qū)道路速度的分布規(guī)律和交通組成，以此為基礎(chǔ)分析出交通流參數(shù)速度、密度、交通量3參數(shù)之間的相互關(guān)系，及其大型車混入率對交通安全的影響，為保護改善旅游區(qū)的環(huán)境，促進旅游發(fā)展，提高旅游區(qū)道路的安全性提出來了一種新的研究思路。

[關(guān)鍵詞]旅游區(qū)； 交通流； 道路

0引言

以旅游服務(wù)功能為主，交通功能為輔，或以交通功能為主但擔(dān)負重要旅游功能的道路均可以視為旅游道路。道路作為鄉(xiāng)村旅游景點與外界聯(lián)系的紐帶，其功能與一般公路有明顯的差異，在景觀性、舒適性和安全性等方面有其自身的特點。旅游區(qū)道路穿越于生態(tài)良好的自然區(qū)域之中，易對周邊環(huán)境造成極大的生態(tài)影響。山西省公路局忻州分局2001年提出應(yīng)按照旅游資源開發(fā)的特殊要求，圍繞旅游服務(wù)，對旅游道路進行特殊設(shè)計。到目前為止，我國尚無指導(dǎo)旅游道路工程設(shè)計的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，但各地方根據(jù)旅游路段狀況提出一些相應(yīng)的規(guī)范。2009年四川省質(zhì)量監(jiān)督局發(fā)布的四川省地方標(biāo)準(zhǔn)中，包含了旅游道路建設(shè)與管理規(guī)范，規(guī)范中具體提出了旅游路段的設(shè)計建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并給出了道路事例[1]。貴州省也提出了生態(tài)旅游二級公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院的郭春華和仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)業(yè)與園林學(xué)院的李宏彬從道路的結(jié)構(gòu)選線對旅游區(qū)道路建設(shè)的生態(tài)保護措施進行探討[2]；華中師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院的張慧從旅游區(qū)路段的設(shè)計對旅游道路規(guī)劃設(shè)計進行初探[3]；四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究所的蔣貴川、陳棟、易術(shù)討論了旅游標(biāo)志系統(tǒng)在道路上的設(shè)置和具體問題[4]。

N.Leiper認(rèn)為，決定一個旅游系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r的4個因素是客源地區(qū)域、目的地區(qū)域、旅行路徑和旅游產(chǎn)業(yè)本身[5]，2014年通過檢測普通路面與試驗路面的噪聲，發(fā)現(xiàn)2種路面材料的噪聲值均呈現(xiàn)隨車速的增加而增加的規(guī)律，得到試驗路面相比普通路面可有效的降低噪聲值 5-6 dB，為道路噪聲的降低提供了理論依據(jù)[6]，為旅游路段路面改善提供參考。本文通過對旅游路段的數(shù)據(jù)調(diào)查，通過計算交通流3參數(shù)，分析此旅游路段的交通流特性，總結(jié)自然保護區(qū)路段的道路交通流特點[7]，為道路的相關(guān)設(shè)計以及有關(guān)規(guī)范的制定提供依據(jù)，通過對旅游路徑的探討為改善旅游區(qū)的道路環(huán)境，促進旅游區(qū)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1實驗方案設(shè)計

1.1試驗儀器

本次試驗數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計主要使用的儀器為Metro Count 5600 Traffic Executive，試驗在某個旅游地段搭建。本次試驗的道路為雙向兩車道，采用圖1，圖2的安裝方式，試驗人員在路測運用儀器記錄數(shù)據(jù)。

1.2交通流數(shù)據(jù)采集

本次試驗數(shù)據(jù)采集選在國道進行，天氣晴朗、空氣適宜的山區(qū)旅游路段進行，實驗中主要運用儀器MC5600來進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及計算(見表1，表2)。

圖1　儀器安裝方式Figure 1　Instrument installation

圖2　旅游區(qū)路段現(xiàn)場記錄Figure 2　Travel section on-the-spot record

表1 交通流量部分調(diào)查表Table1 PartquestionnaireintrafficflowTime時間段TotalClsClsClsClsClsClsClsClsClsClsClsClsMeanVpp85—12345678910111211:00-11:14804001000030032.6—11:15-11:2933310033100013003641 11:30-11:442308041300070035.242.811:45-11:5923060220000130034.542.512:00-12:1430480111000150036.741

表2 旅游路段交通流量調(diào)查統(tǒng)計表Table2 Statisticsoftourismtrafficflowinvestigation車速/(km·h-1)小型車/輛中型貨車/輛大型車/輛特大型車/輛摩托/輛總車流量/輛10～2021.536920131.520～302925.5721529287.530～407131.51535369800.540～50477.5391604257.550～608038019

2交通流數(shù)據(jù)分析

2.1車型組成分析

計算中，為了方便表示，將旅游路段AB方向為東西，BA方向為南北方向。

從表2及圖3中可以得到，在調(diào)查時間段內(nèi)旅游路段車型多為大型車，在圖3中所占的比例更大，為83%，超過80%，說明在此路段大型車為主要車型，因此研究大型車對此旅游路段的交通狀況極其重要。

圖3　車型統(tǒng)計表Figure 3　Statistics models

2.2交通流三參數(shù)的計算分析

2.2.1交通量的計算

根據(jù)交通流量調(diào)查統(tǒng)計表(見表3)，在調(diào)查時間內(nèi)，將不同時間段交通量變化規(guī)律繪制成見圖4。

從圖4中可以看出：在調(diào)查時間段內(nèi)，最高小時交通量為119.5輛，最小為19輛，車流量較小。在13：00到15：00為旅游返程高峰，車流量大，到16：00交通量減小說明旅游路段返程高峰已過，旅游出行車輛減少。

表3 交通流量統(tǒng)計折算表Table3 Trafficflowstatisticstable-1234567AB11770285420BA118001618360折算系數(shù)[8]0.51—1.522.5—89101112Total折算后車流量0010200265545.50013301295637.5——333—1183

圖4　旅游路段小時交通量Figure 4　Hour traffic of tourist road

① 高峰小時交通量。

此次調(diào)查的為連續(xù)小時交通量(見圖5)，此次試驗路段為119.5 pcu/h。高峰小時交通量表中可以看出為14：15～15：15 時間段，車流量為為377 pcu /h 。高峰小時系數(shù)PHF15為0.789。

圖5　旅游路段車流量圖Figure 5　Traffic flow chart of tourism

② 不均勻分布系數(shù)。

根據(jù)圖表及數(shù)據(jù)可以計算得出此旅游路段的不均勻分布系數(shù)為0.456，該地域不均勻分布系數(shù)居于0.2～0.6之間，說明整個地域內(nèi)交通量分布比較穩(wěn)定，受局部地域交通變化影響較小，道路瓶頸路段產(chǎn)生交通阻塞不嚴(yán)重交通運行通道的功能良好。

2.2.2交通流速度

① 平均車速。設(shè)每輛車的平均車速為，(i=1，2，3，… ，n)，則所有車輛總平均速度為：

旅游路段中根據(jù)所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計及計算測得平均車速為33.79 km/h 。

② 地點車速。

根據(jù)地點車速頻率分布和地點車速累計頻率曲線圖[9]，計算可得85%車速為32.05 km /h，15%車速為17.76 km/h，車速分布標(biāo)準(zhǔn)偏差s得6.90(見圖6，圖7)。

圖6　旅游地段車速頻率分布直方圖Figure 6　Travel section speed frequency distribution histogram

圖7　旅游地段車速累計頻率曲線圖Figure 7　Graph travel section speed cumulative frequency

在旅游路段最大車速達58.4 km/h，最小車速為11.7 km/h。30 km/h到40 km/h所占的比重最大。對以上2個表格數(shù)據(jù)進行綜合分析，可知車速集中在20 km/h到40 km/h之間。根據(jù)所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計及計算測得平均車速為33.79 km/h。最高限速也就是85%車速都未超過40 km/h，最低限速沒有低于15 km/h。

2.2.3交通流密度

交通密度是指單位長度的道路上，在某一瞬間的車輛總數(shù)。密度是衡量車流暢通狀況的重要指標(biāo)。此次調(diào)查先將調(diào)查段的車流量換算成標(biāo)準(zhǔn)車型，Q總為實際的車流量，折算后的車流量Q；調(diào)查時間為T；區(qū)間平均車速。計算結(jié)果如表4所示。

根據(jù)車流量290.63 pcu/h，可以計算處車頭時距為12.39 s，平均車速33.78 km/h，車頭間距116.26 m，車流密度8.60 pcu/(h·km)，通過對此段旅游路段數(shù)據(jù)顯示，此道路上交通量較小。

表4 旅游路段交通流量調(diào)查統(tǒng)計表Table4 Statisticsoftourismtrafficflowinvestigation方向車流量/pcu時間/h交通量/(pcu·h-1)區(qū)間平均車速/(km·h-1)交通密度/(pcu·km-1)平均值/(pcu·km-1)AB679.005.12132.6233.643.944.30BA809.005.12158.0133.914.66—

2.2.4交通流分布

在不同的施肥條件下，蒸騰速率情況呈現(xiàn)F3B3>F4B4>F2B2>F1B1的特點，這表明合理的施肥對于早熟的蒸騰速率有明顯的促進作用；同等施肥條件下，地表無覆蓋棗樹的蒸騰作用速率高于地表覆蓋的棗樹蒸騰速率，尤其在光強條件下，地表無覆蓋的棗樹蒸騰速率明顯高于覆蓋組，表明地表覆蓋對于棗樹的蒸騰速率影響具有條件限制性。

從以上數(shù)據(jù)計算及觀測，可知此路段的交通流狀況為：有充分超車機會的單列車流，而且為密度不大的多列車流的車頭時距分布，符合負指數(shù)分布[9]。

基本公式：P(h>t)=e-λt，

式中：P(h>t)為到達的車頭時距h大于ts的概率；λ為車流的平均到達率；

根據(jù)交通量計算可得車流的平均到達率為0.081，可以得出指數(shù)分布：

根據(jù)計算數(shù)據(jù)得到的分布可用于判斷此段路的道路條件，建設(shè)改善新交通設(shè)施，確定新的交通管理方案，需要預(yù)測交通流的某些具體特性，并且能用此數(shù)據(jù)做出預(yù)報。從而為交通流特性的統(tǒng)計分布提供有效手段。

2.2.5交通流三參數(shù)關(guān)系

車流密度、行車速度、交通流量是反映交通流特征的3個基本參數(shù)，根據(jù)采集以及計算數(shù)據(jù)最行車速度、交通流量與車流密度之間的關(guān)系進行分析(見表5)[10]。

表5 調(diào)查時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)分析Table5 InvestigationandAnalysisonthetimeperiodofthedata時間車流量/(pcu·h-1)平均車速/(km·h-1)車頭時距/s車頭間距/m密度/(pcu·h-1·km-1)11:00-11:59221.5035.0716.25158.276.3212:00-12:59290.0036.0612.41127.578.0413:00-13:59294.0033.9812.24117.548.6514:00-14:59316.5032.5611.37103.079.7215:00-15:59335.5031.5110.7393.1710.0516:00-16:5934.5035.3104.35968.530.98

圖8　速度跟密度關(guān)系圖Figure 8　Diagram ofspeed and density

速度與密度的擬合曲線：y=-0.608x+30.042

對圖8擬合公式做f檢驗，n=19，得f=10.85≥4.45，所以回歸方程效果顯著。

通過對道路速度與密度的擬合公式，對此旅游地段交通發(fā)展預(yù)測奠定了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。也為旅游路段交通狀況分析提供了參考。

根據(jù)調(diào)查表，以及整體數(shù)據(jù)，對3者關(guān)系進行分析，如圖9所示為流量、密度、速度之間的3者關(guān)系：

圖9　交通流3參數(shù)關(guān)系圖Figure 9　Parameters diagram of three traffic flow

根據(jù)交通流3參數(shù)關(guān)系圖及密度和速度關(guān)系圖可以看出：當(dāng)車流量增大時，平均車速在下降，密度增加，說明車流量處于非飽和狀態(tài)。由于處于晉城與濟源運輸要道，大車增多，平均車速下降，密度增加。對旅游路段交通影響狀況比較大。

2.3大車對交通流的影響分析

大車混入率對交通流速整體變化的影響，使得交通流速整體呈下降的趨勢。根據(jù)系統(tǒng)動力學(xué)和擴散原理，作為開放的組織系統(tǒng)在平衡狀態(tài)下，交通流中各組成個體相互影響，最終產(chǎn)生速度趨同傾向。在實際中，速度趨同原理也不難理解：從極端情況來

看，加入道路上只有小汽車行駛，則由于個體之間車型，動力性能和運行特征具有極大的相似性，車輛個體的運行速度就會較大，在交通流量不大的情況下，交通流的速度幾乎和小汽車的個體速度相同；倘若道路上的行駛的全部是大型車輛，則交通流的速度肯定和大車的慢速分布相似；所以在大車不同的混入率情況下，車輛個體本身存在運行差異，這種差異成為交通流系統(tǒng)內(nèi)阻力(從流體力學(xué)的角度成為粘滯力)相互存在與個體之間，最終使得個體之間的相互牽制，直到平衡。大車混入將會使交通流整體速度降低，道路通行能力下降。

大車混入率計算分析：

由于在圖3中，大車所占比重較大，均已超過50%，因此對大車進行進一步的分析，通過分析大車混入率，對道路的交通狀況進行更加深入的掌握。

在此次調(diào)查的車型中：自行車、摩托車、輕型客車、2軸貨車，車長5.5 m，為小型車。此次出現(xiàn)的總車流輛為Q1。拖掛客車、兩軸卡車、公共汽車、四軸卡車、六軸鉸接車輛、兩節(jié)重型卡車、拖車、兩節(jié)和三節(jié)公路列車為大車，車流輛總數(shù)為Q2。

大車的混入率λ：

計算可得此旅游路段的大車混入率為88%，車輛偏向大型車，大型車比例高。超過50%[11]，車輛相互作用大，粘性力大，個體車速度的變化對車流影響大，混入的大型車使得小客車行駛速度明顯下降，車流的平均速變小，造成車輛間的相互干擾嚴(yán)重。

3總結(jié)

旅游道路作為通往旅游區(qū)的過渡空間，游客進入和返回的第一印象區(qū)和最后印象區(qū)，旅游與交通密不可分，旅游道路不僅擔(dān)負著旅游運輸?shù)墓δ?，而且它也是旅游地其它運輸?shù)妮d體。通過調(diào)查某旅游段的交通流特性，分析了此旅游路段的交通量、高峰小時交通量、不均勻分布系數(shù)；平均車速、地點車速；及密度3個參數(shù)具體數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)得到車頭時距的分布函數(shù)，交通流3參數(shù)的關(guān)系及大車混入率的影響。通過對交通流特性的研究奠定了在旅游路段的交通規(guī)劃管理與控制理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為道路的相關(guān)設(shè)計以及有關(guān)規(guī)范的制定提供依據(jù)，保證旅游地與外界道路的暢通，排除道路擁擠現(xiàn)象，提高旅游地的可進入性，確保游客的安全旅程。

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Study on the Traffic Flow Characteristics Based on the Tourism Area Road

QIAO Jiangang， WU Qiong

(School of Civil Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401， China)

[Abstract]Tourism is a green industry.In order to improve the traffic capacity and road safety of the tourism area road，we base on the theory of traffic flow，through a large number of field research(such as the vehicle speed，traffic volume，vehicle parameters，and so on)，to analyze the distribution rule and the traffic composition of tourist road speed.Base on the analysis，we analyze the interrelation among the three parameters-traffic flow parameters speed，density and volume of traffic，and analyze the influence of its big cars’mixed rate on traffic safety.All these analyses have provided a new research method for protecting and improving the environment of the tourism area，promoting the development of the tourism，and improving the safety of the tourism area road.

[Key words]tourist area； traffic flow； road

[收稿日期]2015-03-04

[基金項目]山西省交通廳科技計劃(2011-1-18)

[作者簡介]喬建剛(1963-)，男，山西太谷人，教授，博士，研究方向：交通安全。

[中圖分類號]U 491.1+12

[文獻標(biāo)識碼]A

[文章編號]1674-0610(2016)03-0060-04