基于綜合調(diào)查方法的省際高速公路交通量預(yù)測方法研究

馮名慧 黃浩 蘇治北

摘要：為研究省際高速公路交通量預(yù)測方法，文章綜合利用現(xiàn)場實際調(diào)查交通量及采集高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)的方法，并提出在廣西高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)缺乏省際過境交通流量，現(xiàn)場調(diào)研難度大的前提下，通過采集省界高速公路收費(fèi)站出入口（門架）數(shù)據(jù)，對省際過境交通量進(jìn)行分析，進(jìn)一步補(bǔ)充與完善項目OD（交通出行量）數(shù)據(jù)，提高了省際高速公路交通量預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞：省際高速公路；交通量預(yù)測；OD數(shù)據(jù)；省際過境交通量

中圖分類號：U411? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1674-0688（2023）05-0075-04

0 引言

交通量在公路工程建設(shè)前期工作中占據(jù)重要地位，其是確定公路規(guī)模、技術(shù)等級，以及用于財務(wù)評價的基礎(chǔ)［1］。交通量數(shù)據(jù)是交通量預(yù)測的基礎(chǔ)，目前常用的交通量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有實地觀測點的OD（交通出行量）調(diào)查數(shù)據(jù)，以及高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)。高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)是全天全樣本的數(shù)據(jù)，優(yōu)于普通的抽樣OD調(diào)查，可為交通量預(yù)測提供良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。丁柳清［2］利用高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)構(gòu)建高速公路網(wǎng)OD交通量預(yù)測模型，將預(yù)測得到的OD交通量加載到路網(wǎng)上，構(gòu)建動態(tài)交通分配模型。周南等［3］結(jié)合實例闡述了聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)挖掘在交通量預(yù)測的具體應(yīng)用方法。孫同心等［4］通過對高速公路收費(fèi)站進(jìn)出交通量的分析，建立了交通量預(yù)測模型。在實際工作中，從高速公路聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中只能獲取一個省份的數(shù)據(jù)，較難獲取全國聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)，因此對于省際高速公路，缺乏起訖點均不在本省的過境交通數(shù)據(jù)，而且該類交通量數(shù)據(jù)具有現(xiàn)場調(diào)查成本高、獲取難度大等特點。本文以從江—融安—荔浦公路（融安經(jīng)永福至陽朔段）為研究對象，針對省際高速公路交通量調(diào)查數(shù)據(jù)的特點，提出利用省際高速公路出入口（門架）數(shù)據(jù)，對研究項目的OD數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充分析，并采用“四階段”交通量預(yù)測模型研究省際高速公路交通量，對提高實際預(yù)測工作的準(zhǔn)確率具有重要的參考意義。

1 項目概況

從江—融安—荔浦公路（融安經(jīng)永福至陽朔段）是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2018—2030）》中“1環(huán)12橫13縱25聯(lián)”中聯(lián)2線的重要組成部分。路線起點與融安至從江公路一期工程（融安至安太段）銜接，位于柳州融安縣浮石鎮(zhèn)，總體走向由西向東，沿線經(jīng)過融安縣、桂林市永福縣、臨桂區(qū)，終點與包頭至茂名高速公路銜接，位于廣西桂林臨桂區(qū)六塘鎮(zhèn)巒山底村東側(cè)，主線長度約111 km。項目已于2023年2月獲廣西發(fā)展改革委核準(zhǔn)批復(fù)，不日將正式開工建設(shè)。該項目與已建成的桂林至三江高速公路形成平行通道，是典型的廣西、貴州、廣東三省交界處的省際高速公路，沿線分布較多優(yōu)質(zhì)旅游資源，項目建成后將成為貴州—廣西—廣東的又一重要省際通道，增強(qiáng)了“桂黔粵”三省的聯(lián)系，有利于帶動項目沿線融安縣、永?？h、臨桂區(qū)、陽朔縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 區(qū)域交通量調(diào)查與分析

為提高該項目的交通量預(yù)測精度，本研究開展現(xiàn)場實地OD調(diào)查，收集高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)、現(xiàn)有平行高速公路通道流量、跨省收費(fèi)站進(jìn)出交通量數(shù)據(jù)等作為交通量預(yù)測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.1 區(qū)域路網(wǎng)現(xiàn)狀

從江—融安—荔浦公路（融安經(jīng)永福至陽朔段）項目沿線路網(wǎng)密布，項目承擔(dān)的兩個部分的交通量：融安、永福、陽朔等城鎮(zhèn)間的交通量和貴州與廣東等區(qū)域長距離運(yùn)輸交通量。

當(dāng)前，融安至永福、桂林市區(qū)、陽朔方向主要經(jīng)過國道G357-國道321或省道S208-國道G357-國道G321；永福至陽朔方向主要經(jīng)過省道S302-國道G321，其中國道G321桂林至陽朔段為一級公路，其余國省道路段均為二級公路，設(shè)計速度為40～60 km/h。貴州與廣東等區(qū)域的長距離運(yùn)輸交通量主要由三江至桂林高速公路承擔(dān)，桂三高速主線長137 km，加連接線總長150 km，設(shè)計時速為100 km，雙向四車道，于2017年10月26日建成通車。

2.2 OD分區(qū)

OD分區(qū)是由收集各相關(guān)社會經(jīng)濟(jì)資料的難易程度、調(diào)查目的、所要求的數(shù)據(jù)項目決定的。根據(jù)該項目的要求和國民經(jīng)濟(jì)調(diào)查獲得的資料，考慮各區(qū)域間路網(wǎng)的相關(guān)程度和方便數(shù)據(jù)輸入處理，以現(xiàn)狀行政區(qū)劃為基礎(chǔ)，以直接影響區(qū)域細(xì)分、間接影響較小區(qū)域粗分的原則，該項目沿線經(jīng)過的融安縣、永?？h、雁山區(qū)以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為單位劃分為6個小區(qū)，與項目聯(lián)系較為緊密的鹿寨縣、柳城縣、陽朔縣等鄰近的縣（市區(qū)）劃分為4個小區(qū)，省外以貴州、湖南、廣東方向為主劃分為3個小區(qū)，其他省內(nèi)區(qū)域以組團(tuán)形式劃分8個小區(qū)，共分為21個小區(qū)。

2.3 調(diào)查點分布

OD 調(diào)查點的布設(shè)是整個調(diào)查工作的關(guān)鍵，本次調(diào)查設(shè)置了G209融安縣城北側(cè)、省道S302永安鄉(xiāng)東側(cè)及永福縣東側(cè)、省道S208三皇鄉(xiāng)北側(cè)及百壽鎮(zhèn)百壽中學(xué)、國道G322廣福南、國道G321雁山區(qū)南側(cè)及葡萄鎮(zhèn)南側(cè)，以及該項目直接影響范圍內(nèi)已建成的桂林至三江龍勝服務(wù)區(qū)、柳州至三江高速公路融安服務(wù)區(qū)共10 個調(diào)查點，便于掌握該項目路線所經(jīng)地區(qū)與鄰近地區(qū)之間，以及地區(qū)內(nèi)部各主要干線公路的車流量；現(xiàn)場調(diào)查時間為2021年8月6日，同步收集了2021年7月1日至7月7日廣西高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)、2016—2021年黔桂主要省際收費(fèi)站進(jìn)出交通量數(shù)據(jù)。

3 路網(wǎng)現(xiàn)狀交通量分析

3.1 調(diào)查點斷面交通量及交通特征

3.1.1 調(diào)查點斷面交通量

通過對現(xiàn)場觀測交通量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，國道G209融安縣城北側(cè)、G321雁山南側(cè)及葡萄鎮(zhèn)南側(cè)觀測點靠近縣城，交通量較大，達(dá)到9 000～11 000 pcu/d。龍勝服務(wù)區(qū)觀測點的交通量為14 941 pcu/d，與2020年相比，交通量略有上升。其余觀測點的交通量為700～6 000 pcu/d，交通量較小，與公路局相近觀測點的歷年交通量相較，有所下降。

3.1.2 車型構(gòu)成

在本次交通觀測中，共統(tǒng)計機(jī)動車出行41 067輛次，其中按絕對數(shù)計算，比重最大的為小客車，所占比重為66.18%，其次為汽車列車、中貨車、小貨車、大貨車、大客車，所占比重分別12.85%、6.62%、6.38%、5.86%、2.11%?？蛙嚭嫌嬚伎偝鲂辛康?8.29%，貨車合計占總出行量的31.71%，客貨比為2.15∶1（絕對數(shù)）。與該項目平行的桂林至三江上的龍勝服務(wù)區(qū)觀測點統(tǒng)計的數(shù)據(jù)中，汽車列車比例達(dá)到26.8%，客貨比例為1.07∶1（絕對數(shù)）。

3.1.3 高峰小時系數(shù)

調(diào)查點高峰小時出現(xiàn)的時間分布在中午的11：00-12：00、9：00-10：00、13：00-14：00及17：00-18：00、18：00-19：00。各調(diào)查點高峰小時交通量占白天12 h交通量的比率集中在9.45%～12.49%的區(qū)間，占全天24 h交通量比率集中在6.24%～6.83%的區(qū)間。高峰小時重方向率為52.71％～62.26％。其中，龍勝服務(wù)區(qū)高峰小時出現(xiàn)在13：00-14：00時，占白天12 h交通量的比例為11.28%，為往湖南、三江、貴州方向。

3.1.4 日晝比

經(jīng)過分析，調(diào)查點各車型日晝比絕大多數(shù)為1.3～1.8。各路段分車型日晝比各不相同，總的來說，客車的日晝比較低，而貨車的日晝比較大。客車大部分都在日間出行，貨車特別是拖掛車、大型貨車、中型貨車大多在夜間出行。

3.2 平行高速公路歷年交通量分析

桂林至三江高速公路與該項目基本平行，位于“粵港澳”至成渝主軸上，將承擔(dān)西南區(qū)域與“粵港澳”大灣區(qū)往來交通量。桂林至三江、三江至柳州高速公路分別于2017年10月、2017年1月建成通車，本文收集到兩個高速公路建成以來至2021年的日均交通量數(shù)據(jù)，從中可以看出，受疫情影響，2020年的交通量基本與2019年持平，2021年交通量開始明顯回升。

對桂林至三江、三江至柳州高速公路行駛的各類車型所占比例（自然數(shù)）進(jìn)行分析，其中桂林至三江高速公路交通量中客貨比約1.36，客車略多，一類小客車占全天車流量的比例為55.38%，其次為六類貨車，占比約11.31%。由于桂林至三江高速公路承擔(dān)了貴州、湖南的省際交通量，因此大型貨車較多。三江至柳州高速公路客貨比達(dá)4.11，客車比貨車多很多，占比最大的為一類客車，其占三柳高速全天車流量的比例高達(dá)78.26%。

3.3 省際過境交通量分析

該項目交通量主要由兩個部分組成：一是本文重點分析的廣西過境交通量，即起訖點均不在廣西境內(nèi)的過境交通量；二是起訖點有一方在廣西境內(nèi)或起訖點均在廣西境內(nèi)的進(jìn)出交通量，該部分交通量可通過現(xiàn)場交通量OD調(diào)查及高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行路徑分配后分析得出預(yù)測結(jié)果，在此不再詳細(xì)闡述。

該項目作為貴州及以北方向經(jīng)廣西至廣東的重要路徑，過境交通量為本項目交通量非常重要的構(gòu)成部分。該部分的交通量可通過省際收費(fèi)站的進(jìn)出交通量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，本文重點對三江至桂林高速公路上的桂黔獨(dú)峒收費(fèi)站以及六寨至河池的黔桂六寨收費(fèi)站的交通量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.3.1 月不均勻系數(shù)

高速公路日均交通量在一年內(nèi)的不同月份略有不同，如春節(jié)、暑假等節(jié)假日所在月份其交通量較全年日均交通量普遍偏大。本次研究收集數(shù)據(jù)的時間段為2021年7月1日至2021年7月7日，由于7月初廣西各市中小學(xué)已經(jīng)放暑假，但貴州和廣東中小學(xué)還未放暑假，全區(qū)高速公路交通流量相較其他月份的日均交通量處于中等偏上的水平?？紤]高速公路流量分布特點，收集了2018年各月桂林至柳州、三江至柳州、灌陽至鳳凰、六寨至河池高速公路流量，參考高速公路月流量分布，最后將桂黔獨(dú)峒收費(fèi)站交通量月不均勻系數(shù)確定為1.09、黔桂六寨收費(fèi)站交通量月不均勻系數(shù)確定為0.94。

3.3.2 省際交通量分流情況分析

提取黔桂省界收費(fèi)站歷年交通量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)（見表4），六寨至河池高速自2012年通車后，黔桂省界出入口交通量保持增長趨勢，提取2016年10月的交通量數(shù)據(jù)分進(jìn)行分析，黔桂六寨約15 %（自然輛）的車輛均為貴州經(jīng)廣西往返廣東方向省際交通量。三江至桂林高速公路于2017年10月通車后，部分由貴州至廣東方向交通量轉(zhuǎn)移至桂林至三江高速，導(dǎo)致黔桂六寨省界收費(fèi)站2018年的交通量下降了13.55%，其中貴州至廣東方向的交通量占比下降了約11百分點，下降至4%（自然數(shù)），即桂林至三江高速公路分流了貴州至廣東方向約73%的交通量。

3.3.3 車型類型分析

根據(jù)收集到的2018年9月20日高速收費(fèi)出入口的詳細(xì)數(shù)據(jù)對黔桂獨(dú)峒至獨(dú)峒路段交通量收費(fèi)車型構(gòu)成情況（見表5）進(jìn)行分析，該路段中仍以一類客車的占比最大，其比例達(dá)到57.51%；其次為一類貨車、二類貨車及六類貨車，客車比例達(dá)59.18%，客貨比例為1.45∶1（自然數(shù)），客車數(shù)量略多于貨車。

3.3.4 交通流向分析

提取2018年9月20日黔桂省際收費(fèi)站出入口交通量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)黔桂獨(dú)峒出入口由貴州至廣東方向的交通流量占總交通總量的44%，至桂林南部的交通量占比為4.35%，至賀州、梧州的交通量占比為3.42%；經(jīng)黔桂六寨出入口由貴州至廣東方向的交通量占總交通量的7.48%，比例相對較低，其主要交通流向河池市、南寧市、柳州市，三市交通量占黔桂六寨出入口總交通量的75%左右。本項目建成后，將分流貴州方向至廣東、桂林南部、賀州、梧州等地的交通量，分析交通流向，該部分交通量約占黔桂獨(dú)峒出入口交通量的51.84%。

4 交通量預(yù)測

以融安、永福、陽朔各自的人口、經(jīng)濟(jì)和交通發(fā)展水平為權(quán)重，將本項目現(xiàn)場OD及黔桂省際收費(fèi)站出入口交通量數(shù)據(jù)樣本乘以相應(yīng)的車型擴(kuò)大系數(shù)，再乘以相應(yīng)的日晝比及月、周日不均勻系數(shù)，剔除其中重復(fù)調(diào)查車輛，在全區(qū)高速公路收費(fèi)站OD的基礎(chǔ)上，根據(jù)該項目的OD小區(qū)分區(qū)，匯總得到該項目基年OD矩陣。

基于OD矩陣，利用“四階段”法［5］進(jìn)行預(yù)測，包括4個階段，分別為社會經(jīng)濟(jì)預(yù)測、小區(qū)生成量預(yù)測、交通分布預(yù)測和交通分配預(yù)測。一是進(jìn)行資料收集，分析項目影響區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；二是根據(jù)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢、特點，以及其與交通量間的相關(guān)關(guān)系，分析交通量的發(fā)展規(guī)律，預(yù)測區(qū)域交通發(fā)生和吸引總量；三是采用Frator法計算趨勢交通分布，利用重力模型計算誘增交通分布；四是將分布矩陣分配到特征年路網(wǎng)，最終得到項目的預(yù)測結(jié)果見表5、表6。

根據(jù)交通量預(yù)測結(jié)果，項目建成初年的交通量為7 704 pcu/d，30年運(yùn)營期末年的交通量為41 408 pcu/d，交通量增長率與同期的經(jīng)濟(jì)增長速度預(yù)測值相比，彈性系數(shù)在0.50～2.00，交通的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展基本適應(yīng)，預(yù)測的交通量在合理范圍內(nèi)。項目車型預(yù)測主要參考了桂林至三江高速以及平行國省道的車型比例，客車占全部車型比例略大于貨車。項目沿線的融安、陽朔以及該項目銜接貴州的榕江均為旅游勝地，預(yù)測未來小客車、大貨、汽車列車比例逐步上升，小中貨車及大客車比例略有下降，與自駕旅游出行、貨運(yùn)向?qū)I(yè)化大型化轉(zhuǎn)變趨勢相吻合。

5 結(jié)論

本文以從江—融安—荔浦公路（融安經(jīng)永福至陽朔段）為依托，綜合運(yùn)用現(xiàn)場交通調(diào)查、高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)、省際高速公路收費(fèi)站進(jìn)出交通量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，尤其是針對聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)中缺少省際過境交通量數(shù)據(jù)、現(xiàn)場調(diào)查省際OD交通量成本高及難度大等缺點，提出了利用省際高速公路收費(fèi)站進(jìn)出數(shù)據(jù)分析補(bǔ)充項目基年OD的方法，為省際高速公路的交通量分析預(yù)測提供了新的思路，對類似項目的交通量預(yù)測分析具有一定的參考意義。

6 參考文獻(xiàn)

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［2］丁柳清.基于聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)的高速公路交通量預(yù)測方法研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2021.

［3］周南，齊遠(yuǎn).基于高速公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)數(shù)據(jù)在前期工作交通流量預(yù)測中的應(yīng)用［J］.湖南交通科技，2018，44（1）：175-179.

［4］孫同心，王世鯤.大數(shù)據(jù)背景下的高速公路流量預(yù)測實現(xiàn)——基于收費(fèi)站流量數(shù)據(jù)［J］.中國公共安全，2016（17）：93-98.

［5］姚祖康，顧保南.交通運(yùn)輸工程導(dǎo)論［M］.北京：人民交通出版社，2003：60-68.

【作者簡介】馮名慧，女，廣西容縣人，任職于廣西交通設(shè)計集團(tuán)有限公司，工程師，研究方向：交通規(guī)劃、交通經(jīng)濟(jì)；黃浩，男，廣西百色人，任職于廣西交通設(shè)計集團(tuán)有限公司，高級工程師，研究方向：交通規(guī)劃、交通經(jīng)濟(jì)；蘇治北，男，廣西北海人，任職于廣西交通設(shè)計集團(tuán)有限公司，工程師，研究方向：交通規(guī)劃、交通經(jīng)濟(jì)。

【引用本文】馮名慧，黃浩，蘇治北.基于綜合調(diào)查方法的省際高速公路交通量預(yù)測方法研究［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2023（5）：75-78.