公路網(wǎng)交通運(yùn)行性能指標(biāo)匯聚方法與計算實(shí)例

曾理 陸宇航 郭建華

摘 要：公路網(wǎng)交通運(yùn)行性能指標(biāo)匯聚方法是計算公路網(wǎng)性能指標(biāo)、提高公路網(wǎng)交通運(yùn)行效率與管理水平、改善路網(wǎng)交通運(yùn)行狀況的重要手段。文章結(jié)合我國公路網(wǎng)交通運(yùn)行性能指標(biāo)發(fā)展現(xiàn)狀，給出了4類指標(biāo)匯聚方法，包括算術(shù)平均法、加權(quán)平均法、直接累加法和累加相除法，并采用實(shí)際公路網(wǎng)數(shù)據(jù)對各種匯聚方法進(jìn)行實(shí)例計算。

關(guān)鍵詞：全路網(wǎng);性能評價;匯聚方法

0 引言

性能指標(biāo)是量化公路網(wǎng)交通運(yùn)行狀況的重要手段，對有效評價公路網(wǎng)交通運(yùn)行狀況具有重要意義?？紤]到公路網(wǎng)呈現(xiàn)典型的網(wǎng)絡(luò)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具備點(diǎn)、線、面等不同的層次，因此，需要建立評價范圍廣泛、覆蓋層次全面的性能指標(biāo)體系，以幫助設(shè)計者規(guī)劃設(shè)計道路，使用者知曉道路運(yùn)行狀況，管理者了解道路服務(wù)水平，在道路設(shè)計、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、資源分配等方面發(fā)揮重要作用。

性能指標(biāo)是在公路網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)采集到的原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的匯集和處理。一方面，完整、有效的數(shù)據(jù)來源是公路網(wǎng)交通運(yùn)行性能指標(biāo)計算的基礎(chǔ)。只有收集了可靠的公路網(wǎng)交通運(yùn)行數(shù)據(jù)，才能對公路網(wǎng)的交通運(yùn)行狀況指標(biāo)進(jìn)行計算，并對公路網(wǎng)的交通運(yùn)行狀況進(jìn)行評價。對此，目前公路網(wǎng)中主要的數(shù)據(jù)來源有交調(diào)點(diǎn)、車檢器、ETC、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等，上述數(shù)據(jù)來源可以提供豐富的公路網(wǎng)交通運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)，包括公路網(wǎng)斷面交通數(shù)據(jù)，如交通流量，此外，還包括公路網(wǎng)某一路段的交通數(shù)據(jù)，如某一路段的平均速度。上述兩類數(shù)據(jù)在公路網(wǎng)交通運(yùn)行性能指標(biāo)計算中都具有重要意義。另一方面，在完整、有效的數(shù)據(jù)來源基礎(chǔ)上，為滿足公路網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)的需求，特別是計算整體路網(wǎng)的交通運(yùn)行性能指標(biāo)時，需要將針對公路網(wǎng)某一斷面或者某一路段的交通運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過一定的匯聚方法，計算得到公路網(wǎng)多個層次的運(yùn)行性能指標(biāo)。因此，研究系統(tǒng)的匯聚方法十分必要。這樣，通過不同的匯聚方法，可以將針對斷面或者路段的交通運(yùn)行數(shù)據(jù)匯聚得到路網(wǎng)整體的性能指標(biāo)。

需要指出，由于公路網(wǎng)交通運(yùn)行指標(biāo)包含多種性能指標(biāo)，數(shù)據(jù)來源復(fù)雜多樣，特性也互不相同，因此，在匯聚過程中需要不同的匯聚方法。本文在參考國內(nèi)外多個性能指標(biāo)數(shù)據(jù)匯聚過程后，提出了4種指標(biāo)匯聚方法，包括算術(shù)平均法、加權(quán)平均法、累加相除法和直接累加法，可以滿足路段—路線—通道—區(qū)域路網(wǎng)—區(qū)域全路網(wǎng)的交通運(yùn)行性能指標(biāo)匯聚計算的需求。最后，本文以江蘇省的具體路網(wǎng)為例，采用不同的性能指標(biāo)，展示不同匯聚方法的計算過程。

1 匯聚方法

本文通過總結(jié)分析國內(nèi)外對路網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)[1-2]及公路網(wǎng)性能指標(biāo)[3-4]的研究，提出了適應(yīng)我國路網(wǎng)性能評價的指標(biāo)匯聚體系。首先，將整個路網(wǎng)從小到大依次劃分為公里級路段、路線、通道、區(qū)域路網(wǎng)、區(qū)域全路網(wǎng)等層次;其次，計算得到公里級路段的指標(biāo)值;然后，利用本文提出的匯聚方法，將公里級路段指標(biāo)逐層向上匯聚，最后得到區(qū)域公路網(wǎng)的交通運(yùn)行性能指標(biāo)。指標(biāo)匯聚方法有如下4種。

1.1 算術(shù)平均法

算術(shù)平均法即直接計算當(dāng)前統(tǒng)計范圍內(nèi)下層所有指標(biāo)的算術(shù)平均值，作為當(dāng)前統(tǒng)計范圍的指標(biāo)值。該方法一般適用于以計數(shù)比率為特征的指標(biāo)，但在不同層次間轉(zhuǎn)換時不可累加，如車流率（單位時間內(nèi)通過某一公路斷面的車輛數(shù)）、車流密度（單位路段上的車輛數(shù)）等。

該匯聚方法的計算公式如下：

1.2 加權(quán)平均法

加權(quán)平均法即在計算當(dāng)前統(tǒng)計范圍的指標(biāo)時，首先獲取下層指標(biāo)的值，采用加權(quán)平均的方法進(jìn)行當(dāng)前統(tǒng)計范圍指標(biāo)的計算。該方法一般適應(yīng)于不可直接累加的指標(biāo)，如平均速度，一般以流量作為權(quán)值進(jìn)行平均速度的計算?？梢钥闯?，權(quán)值的選擇是本方法的關(guān)鍵點(diǎn)，需要考慮指標(biāo)的實(shí)際意義，以真實(shí)反映公路網(wǎng)運(yùn)行狀況。

該匯聚方法的計算公式如下：

1.3 直接累加法

直接累加法即在計算當(dāng)前統(tǒng)計范圍的指標(biāo)時，直接累加下層指標(biāo)的值，作為當(dāng)前統(tǒng)計范圍的指標(biāo)。該方法適用于以計數(shù)為特征的指標(biāo)，且隨著范圍的擴(kuò)大，計數(shù)值也相應(yīng)擴(kuò)大，如事故數(shù)指標(biāo)。

1.4 累加相除法

累加相除法即在計算當(dāng)前統(tǒng)計范圍的指標(biāo)時，分別累加分子分母對應(yīng)的下層指標(biāo)值，然后相除得到當(dāng)前統(tǒng)計范圍的指標(biāo)。該方法一般適應(yīng)于比值形式的指標(biāo)，如擁擠度（一般采用路段的交通流量和該路段的通行能力比值進(jìn)行計算）。

2 實(shí)例分析

2.1? 算術(shù)平均法計算實(shí)例

采用交通量指標(biāo)進(jìn)行算術(shù)平均法的計算實(shí)例展示。交通量指單位時間內(nèi)，通過道路某一地點(diǎn)、某一斷面或某一車道交通實(shí)體數(shù)。公里級路段交通量的計算方法由車檢器或交調(diào)站直接獲得。路線、通道、區(qū)域路網(wǎng)、區(qū)域全路網(wǎng)的交通量計算由下層空間范圍內(nèi)的交通量數(shù)據(jù)直接平均得到。

收集徐州市六個路段的日交通量數(shù)據(jù)作為下層指標(biāo)，采用直接平均法得到區(qū)域路網(wǎng)的日交通量，計算結(jié)果展示如表1所示。

2.2? 加權(quán)平均法計算實(shí)例

采用平均速度進(jìn)行加權(quán)平均法的計算實(shí)例展示。平均速度是某一時間段、某一區(qū)域內(nèi)所有車輛速度的平均值。公里級路段平均速度的計算方法由車檢器或交調(diào)站統(tǒng)計的距離數(shù)據(jù)和時間數(shù)據(jù)相除得到。路線、通道、區(qū)域路網(wǎng)、區(qū)域全路網(wǎng)的交通量計算要統(tǒng)計該范圍內(nèi)全部交通量與車輛平均速度，采用加權(quán)平均法計算得到。

收集徐州市6個路段的日交通量及速度數(shù)據(jù)作為下層指標(biāo)，采用直接平均法得到區(qū)域路網(wǎng)的日平均速度，計算結(jié)果展示如表2所示。

2.3? 直接累加法計算實(shí)例

采用事件數(shù)進(jìn)行直接累加法的計算實(shí)例展示。事件數(shù)指在統(tǒng)計時間段、統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)發(fā)生交通事件的次數(shù)。公里級路段的事件數(shù)由交通事件統(tǒng)計數(shù)據(jù)直接得到。路線、通道、區(qū)域路網(wǎng)、區(qū)域全路網(wǎng)的事件數(shù)由下一層級所有事件數(shù)直接累加得到。

收集江蘇路網(wǎng)某月的事件數(shù)作為下層指標(biāo)，采用直接累加法得到路網(wǎng)事件總數(shù)，計算結(jié)果展示如表3所示。

2.4? 累加相除法計算實(shí)例

采用飽和度進(jìn)行累加相除法的計算實(shí)例展示。V/C指流量飽和度，即實(shí)際交通量與設(shè)計通行能力之比，用以評價公路的負(fù)荷狀態(tài)。公里級路段的V/C由交調(diào)點(diǎn)、車檢器統(tǒng)計得到的交通量數(shù)據(jù)（V）與根據(jù)道路狀況計算得到的通行能力數(shù)據(jù)（C）直接相比得到。路線、通道、區(qū)域路網(wǎng)、區(qū)域全路網(wǎng)的V/C計算方法為累加相除法，要統(tǒng)計該范圍內(nèi)下一層級的交通量與通行能力，分別累加，作為分子分母計算得到。

收集徐州市6個路段的日實(shí)際交通量及設(shè)計通行能力作為下層指標(biāo)，采用累加相除法得到區(qū)域路網(wǎng)的飽和度，計算結(jié)果展示如表4所示。

3 結(jié)語

本文通過總結(jié)國內(nèi)外路網(wǎng)性能指標(biāo)計算層次與匯聚方法，提出了公路網(wǎng)交通運(yùn)行指標(biāo)的4種匯聚計算方法，包括算術(shù)平均法、加權(quán)平均法、累加相除法和直接累加法，可以實(shí)現(xiàn)路段—路線—通道—區(qū)域—區(qū)域全路網(wǎng)的指標(biāo)匯聚。本文以實(shí)際路網(wǎng)為例，選擇典型的公路網(wǎng)交通運(yùn)行指標(biāo)，對所提出的4種匯聚方法逐一進(jìn)行了計算展示，表明了所提出的匯聚方法的實(shí)用性。

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（編輯 王永超）