交通擁堵成本模型構建及其在占道施工管理中的應用

文｜孫志宇 吳文皓

大數(shù)據(jù)建模技術在城市交通管理領域的廣泛應用，可以有效推動傳統(tǒng)城市交通管理工作的轉型升級，強化交通科技警務效能，助力構建城市智能交通管理新生態(tài)。本文通過大數(shù)據(jù)建模技術，在進行占道施工影響因素分析和城市交通擁堵成本環(huán)境因素分析的基礎上，構建交通擁堵額外時間成本模型、交通擁堵額外燃油成本模型和交通擁堵額外環(huán)境污染成本模型，為交通擁堵治理和占道施工規(guī)范提供定量評價指標，合理確定城市交通擁堵額外成本并反過來為城市占道施工管理措施制定、施工工藝取舍等工作提供依據(jù)。

一、面向占道施工評估的交通擁堵成本模型構建

各類市政工程項目占道施工導致的城市交通擁堵額外成本計算與多種因素相關，包括施工點段停車延誤，占道施工工期，行經(jīng)車輛類型以及由此延伸相關的車輛載客系數(shù)、車輛油耗、市場油價，人均單位時間價值，機動車工況，排放系數(shù)及不同污染物環(huán)境成本等參數(shù)。在交通擁堵成本量化的過程中，從時間、燃油、環(huán)境污染三個方面，構建擁堵額外時間成本模型、額外燃油成本模型、額外環(huán)境污染成本模型等三個主要成本模型，其他擁堵額外損失相對占比較小暫不考慮。三個模型的構建流程為基礎數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分類、擁堵額外成本累計、擁堵額外成本量化、成本模型構建。

(一)交通擁堵額外時間成本模型構建

交通擁堵額外時間成本模型中，車型分為大型車、中型車和小型車；通過交警卡口測算記錄占道施工所處點段的不同車型的高峰期交通流量，結合所在地具體情況，構建交通擁堵額外時間成本模型。

式中，Cextratime為占道施工條件下的交通擁堵額外時間成本（單位：元）；i為大型車、中型車、小汽車；為占道施工導致的交通擁堵停車延誤（單位：秒）；Pi為i型車的載客系數(shù)；Qi為占道施工所處點段的不同車型的高峰期交通流量（單位：當量交通量/小時）；W為i型車上乘客的人均單位小時時間價值（單位：元/小時）。

（二）交通擁堵額外燃油成本模型構建

為簡化計算流程，假設小汽車和中型車均采用汽油作為燃料，大型車采用柴油。基于占道施工對正常交通的影響，構建交通擁堵額外燃油成本模型。

式中，Cextrafuel為占道施工條件下的交通擁堵額外燃油成本（單位：元）；i（同上）；（同上）；Fi為i型車在停車延誤條件下的怠速燃油消耗，計算公式未考慮使用車載空調條件下的歧管壓力，如在怠速情況下同時開啟空調，實際怠速燃油消耗將明顯增高；Gi為i型車發(fā)動機排量（單位：升）；Zi為i型車發(fā)動機每分鐘轉速（單位：轉）；Bi為燃油價格（單位：元）。

（三）交通擁堵額外環(huán)境污染成本模型構建

由于環(huán)境污染涵蓋了大氣、噪音、電磁波、熱輻射等諸多方面，交通擁堵額外環(huán)境污染成本（CEnvironmental）計算相對復雜，計算表達式如下：CEnvironmental=F（A，N，EW，O），其中，A為空氣污染，N為噪音污染，EW為電磁波污染，O為其他污染。機動車怠速或接近怠速狀態(tài)（0至10km/h）時，由于燃油不均勻，燃燒排放的尾氣對環(huán)境影響最大。因此，本文對交通擁堵額外環(huán)境污染成本僅考慮機動車怠速或接近怠速狀態(tài)下，機動車尾氣排放所致的空氣污染。基于占道施工的交通擁堵額外環(huán)境污染成本模型構建如下：

式中，交通擁堵額外環(huán)境污染成本Cextrapollution（元）；j為3種主要尾氣污染物；（同上）；CEj為每增加一種污染物所造成的環(huán)境成本（單位：元/噸）；Lj為占道施工條件下j型車某污染物排放系數(shù)，由排放因子折算。

二、實例分析

南寧市某建設公司提交了在某路口進行污水管道改造的施工計劃。按照上文構建的交通擁堵成本模型，代入相關基礎數(shù)據(jù)。據(jù)有關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2019年南寧市城鎮(zhèn)居民人均可支配收入為37675元，估算南寧市較高收入、中間收入、較低收入等三個群體人均單位時間價值分別為49.85元/小時、39.74元/小時、31.34元/小時。同時，據(jù)統(tǒng)計，南寧市道路上不同比例車型構成中，小汽車約為90%、中型車約為3%、大型車約為7%。按照城建公司提交的明挖法施工方案，利用Vissim軟件仿真，得到停車延誤時間。根據(jù)公式（1），測算出該路口交通擁堵額外時間成本為190.24萬元。

在交通基本暢通條件下，1.6L排量小汽車平均綜合工況為7L/100km，早晚高峰油耗提高10%至50%。用92號汽油，油價按5.82元/升；用0號柴油，油價按7.1元/升。根據(jù)式（2），測算交通擁堵額外燃油成本為16.28萬元。

據(jù)統(tǒng)計，汽車發(fā)動機每燃燒1kg燃油將消耗約15kg空氣，同時排出15g至200gCO，4g至8gHC化合物以及4g至20gNOx。根據(jù)式（3），測算出交通擁堵額外環(huán)境污染成本為9.36萬元。

綜上，該路口采用明挖法占道施工產(chǎn)生的城市交通擁堵額外成本遠大于因實施頂管法施工而增加的經(jīng)濟成本。而該路口的污水管道施工實際上最終也采用了對交通影響較小的頂管法施工。

三、有關建議

（一）重視實戰(zhàn)需求牽引作用，深化業(yè)務問題解決。堅持以問題為導向，重視業(yè)務需求調研，深入清理業(yè)務流程和數(shù)據(jù)，研究整合交通大數(shù)據(jù)來源、采集通道和映射關系，發(fā)揮大數(shù)據(jù)建模技術的機器學習、研判分析優(yōu)勢，不斷推進問題解決并構建更為科學合理的業(yè)務架構。

（二）加強交通大數(shù)據(jù)質量積累，不斷夯實數(shù)據(jù)體系基礎。加強當前交通管理集成指揮平臺引領下各類基礎信息平臺的建設、運維和應用，深化新興技術在交通管理上的應用，與大數(shù)據(jù)建模技術形成集聚效應，為大數(shù)據(jù)建模打下基礎。同時，應注重完善交通大數(shù)據(jù)的關聯(lián)性，建立大數(shù)據(jù)建模的標準規(guī)范，構建包括業(yè)務、指標、可視化的數(shù)據(jù)體現(xiàn)。

（三）重視大數(shù)據(jù)建模人才培養(yǎng)，為傳統(tǒng)交通管理工作提供技術支持。加大以大交通大數(shù)據(jù)建模技術等各類智能技術為核心的交通科技人才培養(yǎng)。同時，積極完善相關技術工具庫和模型庫的建設，為城市交通管理提供強有力的技術支持。

（四）加強大數(shù)據(jù)建模“警企”合作，跨界共建城市交通智慧管理共同體。一方面，需要公安交管部門主動作為，構建適合自身特點的城市交通智能管理數(shù)字生態(tài)網(wǎng)絡；另一方面，需要交通科技企業(yè)從助力和服務城市交通產(chǎn)業(yè)升級的角度，作為政府、交通參與者的連接器、智囊和生態(tài)共建者，共同完成大數(shù)據(jù)建模技術的開花結果。