交通指數(shù)應(yīng)用研究

陳帥

【摘? 要】目前，X市的智能交通系統(tǒng)已經(jīng)構(gòu)建了基于阿里飛天技術(shù)的交通云平臺(tái)計(jì)算環(huán)境，建設(shè)了行業(yè)大數(shù)據(jù)資源中心。論文利用出租車、公交車、兩客一危車、網(wǎng)約車等浮動(dòng)車的實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)，交通調(diào)查點(diǎn)的流量和過車數(shù)據(jù)，以及基礎(chǔ)道路和基礎(chǔ)設(shè)施等數(shù)據(jù)，引入交通指數(shù)，科學(xué)合理且直觀易懂地描述給定時(shí)間內(nèi)城市綜合交通狀況的優(yōu)良度，并動(dòng)態(tài)跟蹤城市道路交通運(yùn)行規(guī)律，進(jìn)一步為治理交通擁堵、科學(xué)安排路網(wǎng)建設(shè)、小客車搖號(hào)政策評(píng)估等提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

【Abstract】At present， the intelligent transportation system of X City has built the transportation cloud platform computing environment based on Ali Flying Technology， and built the industry big data resource center. This paper uses real-time positioning data of floating cars such as taxis， buses， two passengers and one dangerous car， online car-hailing， traffic flow and vehicle-passing data of traffic investigation points， as well as data of basic roads and infrastructure， to introduce traffic index， describe scientifically， reasonably and intuitively the excellent degree of the city's comprehensive traffic condition in a given time， and dynamically track the law of the city's road traffic movement， further for the control of traffic congestion， scientific arrangements for the construction of road network， the policy evaluation of the car lottery to provide data.

【關(guān)鍵詞】智能交通;交通指數(shù);交通運(yùn)行狀況

【Keywords】intelligent traffic; traffic index; traffic running status

【中圖分類號(hào)】U491? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）08-0110-02

1 項(xiàng)目背景及必要性

目前X市還沒建立可量化的用于表征綜合交通運(yùn)行規(guī)律和發(fā)展特征的指數(shù)體系，在路網(wǎng)管理等方面做不到精準(zhǔn)決策。具體表現(xiàn)為：在路網(wǎng)管理方面，無法科學(xué)分析城市交通的動(dòng)態(tài)運(yùn)行情況、無法科學(xué)評(píng)估交通擁堵程度（如擁堵路段、擁堵時(shí)間、擁堵嚴(yán)重程度）、無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)交通擁堵瓶頸節(jié)點(diǎn)、無法科學(xué)分析擁堵原因，從而無法科學(xué)調(diào)整路網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)、無法歸納交通的長(zhǎng)期發(fā)展態(tài)勢(shì)規(guī)律。

建立交通指數(shù)是通過整合交通流實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘、模型構(gòu)建，建立一套客觀、有效的X市交通運(yùn)行指數(shù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路網(wǎng)交通運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)評(píng)估，對(duì)城市交通擁堵的全面把控，對(duì)政府交通治堵決策和交通管理工作的技術(shù)支撐，同時(shí)對(duì)公眾發(fā)布交通擁堵信息，引導(dǎo)和服務(wù)市民出行是個(gè)非常有意義的事，具體如下：①能夠定量化對(duì)全市總體交通擁堵程度及時(shí)空演變規(guī)律，通過對(duì)實(shí)際的道路網(wǎng)交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，初步探討全市道路網(wǎng)交通擁堵的潛在規(guī)律。②對(duì)整個(gè)路網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，細(xì)致地描繪交通運(yùn)行短時(shí)間內(nèi)的變化。③能夠總體描述全市路網(wǎng)或者特定區(qū)域的交通擁堵程度、范圍和趨勢(shì)。

2 交通指數(shù)定義

交通指數(shù)是一種反映道路交通擁堵嚴(yán)重程度的相對(duì)性數(shù)字化指標(biāo)。通過整合多源數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得到路網(wǎng)中各路段的運(yùn)行車速并生成交通狀態(tài)，再按各道路的擁堵權(quán)重，將市區(qū)所有道路的擁堵狀況綜合集成為一個(gè)“交通運(yùn)行狀態(tài)”，以簡(jiǎn)潔、直觀的數(shù)字描述全路網(wǎng)的交通運(yùn)行狀況[1]。

交通指數(shù)定義：道路交通指數(shù)是綜合反映道路網(wǎng)交通運(yùn)行狀況的指標(biāo)（簡(jiǎn)稱交通指數(shù)），取值范圍為0～10，分為五級(jí)。其中0～2，2～4，4～6，6～8，8～10分別對(duì)應(yīng)“暢通”“基本暢通”“輕度擁堵”“中度擁堵”“嚴(yán)重?fù)矶隆蔽鍌€(gè)級(jí)別，數(shù)值越高表明交通擁堵狀況越嚴(yán)重。本交通指數(shù)按照15分鐘最小時(shí)間粒度計(jì)算。城市道路運(yùn)行指數(shù)主要描述給定時(shí)間內(nèi)的城市道路整體狀況的優(yōu)良度，其直接影響因素有交通流量、平均車速、交通密度和交通延誤;間接影響因素有交通事故、交通秩序好壞、氣象因素、政策因素、環(huán)境因素、城市車輛保有量、各類車輛出行比例和數(shù)量。城市道路運(yùn)行指數(shù)從地域范圍可以有全市范圍的指數(shù)，也可以有特定區(qū)域內(nèi)的指數(shù);從時(shí)間范圍可以是日指數(shù)，也可以是周指數(shù)、月度指數(shù)、年度指數(shù)。城市道路運(yùn)行指數(shù)是總結(jié)評(píng)價(jià)性指數(shù)。

3 指數(shù)計(jì)算

交通擁堵評(píng)價(jià)基本要素是評(píng)價(jià)城市交通系統(tǒng)構(gòu)成元素運(yùn)行效率及擁堵狀態(tài)的參數(shù)。通過交通擁堵評(píng)價(jià)基本要素對(duì)道路網(wǎng)路段、重點(diǎn)路段的運(yùn)行效率與擁堵狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別與評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)交通擁堵的、區(qū)域的和特征性的交通擁堵狀態(tài)。

主要計(jì)算方法如下：①以15min為統(tǒng)計(jì)間隔，計(jì)算路網(wǎng)中各等級(jí)路段的平均行程速度。

②按照GB 50220—1995劃分的道路等級(jí)（快速路、主干路、次干路和支路），根據(jù)實(shí)際路段平均行程速度，識(shí)別出嚴(yán)重?fù)矶侣范巍?/p>

③分別計(jì)算各道路等級(jí)中處于嚴(yán)重?fù)矶碌燃?jí)的路段里程比。

④計(jì)算統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)某道路等級(jí)的各路段的VKT值，即

⑤綜合計(jì)算道路網(wǎng)嚴(yán)重?fù)矶吕锍瘫龋阂愿鞯燃?jí)道路的VKT（行車公里數(shù)）比作權(quán)重，對(duì)各等級(jí)道路嚴(yán)重?fù)矶吕锍瘫冗M(jìn)行加權(quán)，計(jì)算路網(wǎng)嚴(yán)重?fù)矶吕锍瘫壤齀，即

I=∑VKT道路等級(jí)i *I道路等級(jí)i??式中：I道路等級(jí)i為某道路等級(jí)的嚴(yán)重?fù)矶吕锍瘫取?/p>

⑥依照路網(wǎng)嚴(yán)重?fù)矶吕锍瘫扰cTPI（城市道路交通指數(shù)）的轉(zhuǎn)化關(guān)系，將路網(wǎng)嚴(yán)重?fù)矶吕锍瘫绒D(zhuǎn)換為取值區(qū)間為[0，10]的TPI。

4 計(jì)算結(jié)果應(yīng)用

4.1 重點(diǎn)路段交通指數(shù)實(shí)時(shí)分析情況

XX是X市的一條主要干道，與多條主要干道相交，并穿起3大重要商圈，交通量巨大。基于此，本次選取了XX路全路段的工作日（周三）進(jìn)行全天候的交通速度和對(duì)應(yīng)的交通指數(shù)分析。

對(duì)于工作日來說，早高峰的通勤時(shí)間為7：00～9：00，晚高峰的通勤時(shí)間為17：00～19：00。通過交通擁堵等級(jí)與速度區(qū)間及擁堵里程之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算，得到了不同時(shí)間段的XX路路段交通擁堵狀態(tài)。XX路全天實(shí)時(shí)的交通指數(shù)如圖1所示，能夠清楚地了解到交通擁堵時(shí)間維度特征以及分析路段上的交通擁堵狀態(tài)隨時(shí)間的變化規(guī)律。通過計(jì)算和結(jié)果分析可知，在早晚高峰時(shí)間段內(nèi)，XX路全路段的交通量比較大，處于擁堵狀態(tài)，交通指數(shù)基本處于大于6的狀態(tài)，明顯通行能力下降。在非早晚高峰時(shí)間段內(nèi)，交通指數(shù)普遍在4以上，處于輕度擁堵情況，這與XX路作為城市內(nèi)環(huán)線主干路承載大量的通行交通的實(shí)際情況是相符的。

4.2 全路網(wǎng)交通指數(shù)實(shí)時(shí)分析情況

調(diào)取XX市全路網(wǎng)2019年7月10日（周三，工作日）浮動(dòng)車相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)研究設(shè)計(jì)的指標(biāo)體系，計(jì)算和分析了全路網(wǎng)實(shí)時(shí)交通擁堵水平，并與上周同期實(shí)時(shí)情況進(jìn)行對(duì)比。

繪制出早0：00～24：00間每15min的浮動(dòng)車速度變化曲線，并采用不同顏色表示出由速度判定得到的不同時(shí)間間隔的全路網(wǎng)交通擁堵等級(jí)，全路網(wǎng)全天實(shí)時(shí)的交通指數(shù)如圖2所示。

以當(dāng)天20：00為例，當(dāng)前交通指數(shù)為2.1，當(dāng)前平均速度為30km/h，當(dāng)前的擁堵里程比例為4.2%，處于暢通狀態(tài)。人民能夠直觀地看到和感覺到全路網(wǎng)的交通運(yùn)行狀態(tài)，能夠總體描述全市路網(wǎng)或者特定區(qū)域的交通擁堵程度、范圍和趨勢(shì)。

4.3 交通指數(shù)日歷

在對(duì)實(shí)時(shí)交通指數(shù)進(jìn)行匯總的基礎(chǔ)上，可以得到交通指數(shù)日歷所示，得到記錄年內(nèi)交通指數(shù)日歷，能夠清楚地了解整日、整月乃至整年的交通指數(shù)情況。

5 結(jié)論

在上述基礎(chǔ)上，本文可以得到如下主要結(jié)論：①通過指標(biāo)計(jì)算和結(jié)果分析，初步判斷了X市不同時(shí)段、不同區(qū)域交通擁堵的現(xiàn)狀，量化了交通擁堵的程度、交通擁堵時(shí)空演變規(guī)律，為跟蹤下階段交通擁堵的演變態(tài)勢(shì)奠定了良好的基礎(chǔ)。②道路交通指數(shù)以車公里數(shù)為權(quán)重對(duì)擁堵里程比例進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得到，易于計(jì)算和理解。③交通運(yùn)行指數(shù)工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在后續(xù)的工作中將繼續(xù)依據(jù)X市的道路網(wǎng)情況及交通實(shí)際情況相應(yīng)地調(diào)整權(quán)重系數(shù)，以期與實(shí)際情況更符合，更好地為公眾服務(wù)。