基于貨運大數(shù)據(jù)的朱家橋港區(qū)道路集疏運優(yōu)化研究

陳欽，何杰，于世軍

（1.蘇邑設計集團有限公司，江蘇 南京 210012；2.東南大學交通學院，江蘇 南京 210018；3.揚州大學建筑科學與工程學院，江蘇 揚州 225009）

0 引言

近年來，港口在綜合交通立體網(wǎng)中的作用日益突出，港口行業(yè)已步入由高速增長向高質量發(fā)展轉變的關鍵時期。

港口集疏運是將公、鐵、水、空和管道等運輸方式與港口無縫連接，實現(xiàn)貨物快速集散的系統(tǒng)，其中集疏運道路是港口發(fā)展的重要基礎設施。我國港口集裝箱集疏運中，公路占比超過80%[1]。疏港道路因集卡占比高、替代通道少、高峰集中等問題，交通擁堵時有發(fā)生。在港產(chǎn)城融合發(fā)展的背景下，研究港口道路集疏運具有重要意義。

國內(nèi)外關于港口道路集疏運的研究成果豐富，包含海港城市互動關系研究、集疏運系統(tǒng)構建與優(yōu)化、路網(wǎng)結構與組織優(yōu)化等[2]，但港城關系演變對港口道路集疏運的影響、港口貨運大數(shù)據(jù)分析等方面的研究相對較少。在港城融合的背景下，本文基于港城關系的研究與貨運大數(shù)據(jù)的分析，以蕪湖港朱家橋港區(qū)為例，提出港口道路集疏運優(yōu)化思路。

1 蕪湖港發(fā)展概況

蕪湖港是國家一類開放口岸、長江沿岸十大億噸級天然良港之一，擁有近200 km 長江岸線、729 km 航道里程。蕪湖港現(xiàn)有生產(chǎn)性泊位105個，其中萬噸級泊位12 個[3]。2021 年，港口吞吐量1.35 億t，完成集裝箱吞吐量115 萬TEU，港口吞吐量居安徽省首位。

朱家橋港區(qū)是蕪湖港的核心港區(qū)，是安徽省最主要的集裝箱中轉港區(qū)。港區(qū)擁有碼頭泊位25個，港區(qū)主要依托長江北路、港一路、武夷山路和齊落山路等疏港通道銜接蕪合高速、蕪馬高速和G205 國道，見圖1。

圖1 朱家橋港區(qū)現(xiàn)狀總平面圖與疏港通道Fig.1 General plan and port channel of Zhujiaqiao Port Area

2 港城關系演變與面臨的挑戰(zhàn)

2.1 港城關系演變一般歷程

自2009 年交通運輸部提出老港區(qū)改造以來，眾多港口城市將中心區(qū)域的老碼頭轉型升級[4]，港口城市開始孕育生長。受經(jīng)濟一體化驅動力、技術進步推動力、政策導向力、城市內(nèi)部擴散力[5]4 種要素驅動，港城空間關系演變歷經(jīng)“港城分離”、“依港興城”、“港城融合”3 個階段[6]，各階段特征見表1。港城關系發(fā)展到后期，二者空間上已沒有明顯的界限，港口演變成為城市內(nèi)部的一個單元[7]。

表1 港口與城市關系發(fā)展階段特征Table 1 Characteristics of development stages of relationship between port and city

2.2 朱家橋港區(qū)與城市關系的演變

進入21 世紀以來，朱家橋港區(qū)規(guī)模不斷擴大、岸線資源不斷延展。隨著港口地區(qū)土地開發(fā)和主城區(qū)向北拓展，港城空間距離逐步拉近，疏港交通與城市交通形成疊加效應，港區(qū)的疏港道路交通量逐年快速增長，見表2。

表2 朱家橋港區(qū)不同發(fā)展階段主要指標分析Table 2 Analysis of main indicators of Zhujiaqiao Port Area at different development stages

2.3 朱家橋港區(qū)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

1）多式聯(lián)運發(fā)展緩慢，公路集疏運依賴性強

朱家橋港區(qū)以傳統(tǒng)運輸作業(yè)為主，水水中轉占54.5%、公水中轉占44.5%、鐵水中轉僅占1%，與發(fā)達港口對比，多式聯(lián)運發(fā)展緩慢?，F(xiàn)有鐵路專用線有效長度不足、作業(yè)效率較低，難以滿足水鐵聯(lián)運的需要。

2）道路集疏運量快速增長，公路運輸壓力大

朱家橋港區(qū)三期即將投入使用，未來港區(qū)吞吐量將成倍增長。通過回歸分析法、彈性系數(shù)法等方法進行預測，2030 年集裝箱吞吐量206 萬TEU[2]，集卡交通量2 878 veh/d，公路集疏運量增長給城市道路帶來巨大的交通壓力。

3）道路集疏運需求外溢，港城交通矛盾凸顯

集疏運道路是碼頭與腹地相互連接的載體，是樞紐順暢運作的關鍵。隨著吞吐量的增長，高峰期排隊候關貨車較多，大量貨車在長江路、港一路違停。港一路是港區(qū)聯(lián)系高速公路的主要通道，長江路是城市主干路。常態(tài)化交通擁堵也帶來安全、噪音、污染等一系列問題。

4）港城一體化發(fā)展，客貨運輸組織更加復雜

朱家橋港區(qū)本就位于蕪湖老城區(qū)邊緣，隨著主城北拓、自貿(mào)區(qū)生長發(fā)育，港口集疏運與城市交通的矛盾開始凸顯。疏港通道港灣路、武夷山路東西向貫穿自貿(mào)區(qū)北區(qū)，長江路納入快速路系統(tǒng)，疏港道路的功能趨于多元化。如何協(xié)調(diào)港口道路集疏運與城市交通的關系、客運交通與貨運交通的關系、港口運輸與土地利用的關系，成為港口發(fā)展迫切需要解決的問題。

3 港口貨運車輛大數(shù)據(jù)分析

3.1 貨運大數(shù)據(jù)處理模型

1）數(shù)據(jù)準備與處理目標

提取途徑安徽省的貨車軌跡數(shù)據(jù)[8]。初始源數(shù)據(jù)包含的字段有時間、軌跡點經(jīng)緯度等。

首先提取貨車行駛途中的停留點與OD 點（出行的起點和目的地）；其次提取貨車軌跡及運動方向；最后將道路網(wǎng)與軌跡點進行匹配，獲取貨車經(jīng)過的路徑，從而獲得貨運走廊以及道路雙向交通量，見圖2。

圖2 行駛方向與停留點示意圖Fig.2 Schematic diagram of driving direction and stop point

2）貨車軌跡點距離與方向的處理

采用反正切函數(shù)arctan2法，已知車輛軌跡兩點的經(jīng)緯度，根據(jù)前一個經(jīng)緯度坐標，求解后一個經(jīng)緯度坐標的方向，抓取車輛的行駛方向。

3）貨車軌跡點集中停留點的提取

采用DBSCAN 密度聚類算法提取大貨車集中的停留點。

輸入：樣本集D=（x1，x2，...，xm），鄰域參數(shù)（eps，MinPts）

輸出：簇劃分C={C1，C2，...，Ck}

其中，鄰域參數(shù)eps 為半徑，MinPts 為密度閾值。

若樣本xi的eps 鄰域內(nèi)至少包含MinPts 個樣本，即|Neps（xi）|≥MinPts，則稱樣本點xi為核心點，并加入核心點集合。根據(jù)給定的鄰域參數(shù)eps、MinPts 確定所有的核心點，進行空間密度聚類，見圖3。

圖3 停留點判斷示意圖Fig.3 Schematic diagram of stop point judgment

4）貨車軌跡點與道路的匹配

建立道路緩沖區(qū)，將軌跡點與道路緩沖區(qū)進行空間連接匹配，見圖4，獲取緩沖區(qū)里是否包含軌跡點，篩選道路。

圖4 軌跡點與道路匹配Fig.4 Track points matching with roads

3.2 貨運大數(shù)據(jù)分析

提取安徽省2021年5月貨車軌跡共81.6萬條，分析得到朱家橋港區(qū)貨車時空分布關鍵指標[5]。

1）腹地運輸方向OD 分析

蕪湖市各區(qū)縣前往港區(qū)的貨車占44.4%，市外前往港區(qū)的貨車占55.6%，主要為合肥、馬鞍山、含山、舒城、宣城。結合運輸腹地與港口之間交通運輸條件來判斷，未來港區(qū)集疏運仍然會以公路為主。

2）近港集疏運通道分析

港口區(qū)域集疏運主要有蕪合高速、G205 國道、鳳鳴湖路、長江北路4 條通道；近港集疏運主要由港一路、長江北路、齊落山路承擔。見圖1。

3）出行時間特征

貨車進出港口分布在8：00—20：00，高峰集中在上午10：00 和下午16：00，與港口實際通關時間基本一致，模型運行效果良好。

4 港口道路集疏運優(yōu)化提升策略

基于貨運大數(shù)據(jù)分析，朱家橋港區(qū)疏港貨車約1 000 veh/d，預測未來將達到2 878 veh/d。在城市交通量和疏港貨運量“雙增長”的疊加作用下，客貨交通組織的矛盾將更加突出。按照“客貨分離、外聯(lián)內(nèi)暢”的總體思路，提出港口道路集疏運優(yōu)化的對策思路。

1）構網(wǎng)：完善道路集疏運網(wǎng)絡，構建高等級疏港環(huán)線

①港一路拓寬改造為雙向六車道，打造高速公路疏港連接線，見圖5。

圖5 高快速疏港環(huán)線Fig.5 High-speed port ring roads

②施劃貨車禁行區(qū)，構建自貿(mào)區(qū)保護環(huán)和港口高等級疏港環(huán)線。

③遠期新蕪合高速公路采用高架形式，利用高速公路下部空間設置泰山路貨運專用通道。

④遠期實施G205 快速化改造，采用主輔路形式，分離過境交通與地方交通。

2）強軸：打造沿江立體交通走廊，優(yōu)化內(nèi)外交通組織

如圖5 所示，長江路介于朱家橋港區(qū)與自貿(mào)區(qū)之間，縱貫蕪湖中心城區(qū)，納入蕪湖市快速路系統(tǒng)，如何在滿足城市交通的基礎上，又能高效發(fā)揮疏港功能，是亟待解決的問題。

①專用接入式

新蕪合高速公路疏港連接線直接接入港區(qū)，北起泰山路互通出入口，南接疏港大道，長約4.6 km，采用高架形式。

②平面分離式

結合朱家橋港區(qū)單側服務的特點，建設路側式疏港專用通道，長江路西半幅路作為疏港貨運專用通道，東半幅路作為城市客運通道，實現(xiàn)港區(qū)貨運交通與城市客運交通分離。

③立體分離式

長江路高架北起泰山路、南至港一路，長約7.4 km。高架橋下設置貨運專用通道。通過立體空間分離過境交通、平面空間分離客貨交通。

3）增效：優(yōu)化關鍵轉換節(jié)點，提高港口的集疏運效率

①新增蕪合高速/長江路互通，強化長江路與蕪合高速的快速銜接，見圖6；優(yōu)化蕪合高速/G205 國道互通方案，引導貨車轉換至泰山路貨運專用通道通行。

圖6 北側高速公路出入口優(yōu)化示意圖Fig.6 Schematic diagram of optimization of entrance and exit of northern expressway

②新建連接匝道，見圖7，打造港一路—萬春路快速通道，東向疏港交通無須繞行至北側節(jié)點轉換。

圖7 南側港一路接萬春路匝道布置示意圖Fig.7 Schematic diagram of layout of ramp of Gangyi Road to Wanchun Road on southern side

4）提質：疏港主通道提檔升級，統(tǒng)籌布置貨車停車場

①武夷山路不對稱斷面設計

直通口岸的武夷山路按40 m 紅線實施拓寬改造，考慮武夷山路北側停車場交通組織、進關車輛排隊等待以及口岸道閘數(shù)量等因素，將武夷山路設置為不對稱斷面。利用7 m 中央綠化帶打造景觀軸，提升口岸主通道的景觀和門戶形象，遠期預留拓寬八車道的空間。

②增設貨車專用停車場

結合武夷山路拓寬改造，同步建設綠色生態(tài)的貨車專用停車場，減少候關貨車溢出對城市道路的影響。

5 結語

港口城市是港口與城市的有機結合，除了具備一般城市交通的共性外，還有自身特定的內(nèi)涵和規(guī)律。港城融合是港口發(fā)展面臨的共性課題，特別是集疏運以公路為主的港口，協(xié)調(diào)土地利用的關系，構建有利于港城互動的高效集疏運道路網(wǎng)絡，對于提升港口運行效率、協(xié)調(diào)港城交通關系具有重要意義。本文基于不同發(fā)展階段港口演變規(guī)律的分析，采用大數(shù)據(jù)分析研究車輛的時空分布規(guī)律，科學制定港口道路集疏運優(yōu)化提升策略的方法，具有很強的通用性和顯著的實踐價值。