路網(wǎng)交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)參數(shù)及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究

齊晨

摘 要：針對(duì)路網(wǎng)擁堵嚴(yán)重、獲取擁堵信息不及時(shí)的問(wèn)題，對(duì)交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)信息參數(shù)進(jìn)行研究，從交叉口、路段、路網(wǎng)多個(gè)角度對(duì)交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)進(jìn)行分析，得出了可用于對(duì)路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)研判預(yù)警的參數(shù)，運(yùn)用系統(tǒng)安全性分析方法，分析主干路網(wǎng)交通安全態(tài)勢(shì)影響因素，對(duì)交通流量、交通事件的時(shí)空態(tài)勢(shì)進(jìn)行研判，設(shè)計(jì)了異常擁堵智能識(shí)別系統(tǒng)，能夠監(jiān)測(cè)路網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并且對(duì)擁堵進(jìn)行研判預(yù)警，工作人員可根據(jù)情況發(fā)布擁堵及管制信息。

關(guān)鍵詞：交通擁堵;運(yùn)行態(tài)勢(shì);交通管理;預(yù)警研判

中圖分類號(hào)：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

當(dāng)前交通擁堵問(wèn)題已成為制約公眾出行的難題，如何實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、精準(zhǔn)識(shí)別擁堵、對(duì)擁堵進(jìn)行及時(shí)預(yù)警是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。已有相關(guān)研究對(duì)交通流參數(shù)進(jìn)行了分析，從宏觀與微觀層面揭示了擁堵發(fā)生的原理，在交通管理日常工作中，需要對(duì)路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)行感知，有效識(shí)別擁堵點(diǎn)段，并且將重點(diǎn)異常擁堵進(jìn)行預(yù)警推送，使交通管理者能夠根據(jù)系統(tǒng)研判，及時(shí)掌握轄區(qū)內(nèi)交通路況，識(shí)別擁堵節(jié)點(diǎn)，開(kāi)展相關(guān)的交通管理工作，同時(shí)可將安全管控信息對(duì)外推送發(fā)布，實(shí)現(xiàn)擁堵敏銳感知、管控及時(shí)到位、發(fā)布迅速細(xì)致的閉環(huán)管理流程，有效提高城市路網(wǎng)通行效率，減緩交通擁堵。

1 交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)參數(shù)

1.1 交叉口運(yùn)行態(tài)勢(shì)信息參數(shù)

1.1.1 交叉口平均延誤時(shí)間

交叉口平均延誤時(shí)間為高峰期間所有車輛在交叉口延誤段長(zhǎng)度內(nèi)實(shí)際行駛時(shí)間與在該路段長(zhǎng)度內(nèi)按暢行速度行駛時(shí)間之差的平均值，是衡量城市交叉口車輛運(yùn)行狀況的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。交叉口平均延誤可以較為準(zhǔn)確直觀的反映交叉口的擁堵嚴(yán)重程度。

1.1.2 交叉口平均速度比

交叉口平均速度比是一項(xiàng)重要交通流速度指標(biāo)，指車輛通過(guò)交叉口處的行駛速度與相應(yīng)路段上的區(qū)間平均速度之比，反映了交叉口處行人、車輛的橫向干擾情況。一般在交叉口沖突點(diǎn)多，行車干擾大，車速低，易形成行車阻滯。該指標(biāo)是一項(xiàng)綜合指標(biāo)，能夠表征交叉口的行車秩序及管理狀況。

1.1.3 交叉口擁堵率

交叉口擁堵率分為主干路交叉口擁堵率和次干路交叉口擁堵率，主干路交叉口擁堵率指城區(qū)主干路上擁堵路口數(shù)量占主干路交叉路口總數(shù)的比例。次干路交叉口擁堵率至城區(qū)次干路上擁堵路口數(shù)量占次干路交叉路口總數(shù)的比例。

1.2 路段及路網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)信息參數(shù)

1.2.1 交通流速度

速度是交通流理論研究中的重要參數(shù)，可以作為交通擁堵?tīng)顩r的基本量度。速度是指交通流或特定車輛的運(yùn)動(dòng)速率，通常以每小時(shí)行駛的公里數(shù)來(lái)表示。交通流速度通常以地點(diǎn)車速和行程車速表示。地點(diǎn)車速指車輛通過(guò)某一地點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)車速。行程車速又稱區(qū)間車速，是車輛行駛路程與通過(guò)該路程所需的總時(shí)間（包括停車時(shí)間）之比，行程車速是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，用以評(píng)價(jià)道路的通暢程度，估計(jì)行車延誤情況。

1.2.2 交通流密度

交通密度是指一條車道上車輛的密集程度，即在某一瞬時(shí)內(nèi)單位長(zhǎng)度一條車道上的車輛數(shù)，又稱車流密度。交通流密度亦可用車道空間占有率和車道時(shí)間占有率來(lái)表示。車道空間占有率指在某一瞬時(shí)，一定的觀測(cè)路段長(zhǎng)度內(nèi)行駛的車輛總長(zhǎng)度占該觀測(cè)路段長(zhǎng)度的百分比。車道時(shí)間占有率指在某一時(shí)段內(nèi)，車輛通過(guò)某一斷面的累計(jì)時(shí)間占該時(shí)段的百分比。

1.2.3 里程擁堵率

分為主干路里程擁堵率和次干路里程擁堵率，主干路里程擁堵率指城區(qū)主干路上擁堵路段長(zhǎng)度占主干路總長(zhǎng)度的比例。次干路里程擁堵率指城區(qū)次干路上擁堵路段長(zhǎng)度占主干路總長(zhǎng)度的比例。

1.2.4 路面通行效率

道路斷面通行效率是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)斷面的車輛在該時(shí)間段內(nèi)完成的車公里數(shù)，該指標(biāo)綜合考慮了斷面的服務(wù)水平和服務(wù)交通量，為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)斷面的車輛數(shù)、單位時(shí)間內(nèi)斷面上通過(guò)的車輛的平均行程車速之積。

1.2.5 路網(wǎng)運(yùn)行效率

路網(wǎng)運(yùn)行效率是指組成路網(wǎng)各路段的輸送效率之和，該指標(biāo)綜合考慮了路網(wǎng)的服務(wù)水平和服務(wù)交通需求。

1.2.6 服務(wù)水平

即道路在一定交通條件下所提供給車輛運(yùn)行服務(wù)的質(zhì)量水平。公路通行能力手冊(cè)中按照交通運(yùn)行狀況的好壞將其分為A至F六級(jí)，交通擁堵一般與E、F級(jí)服務(wù)水平有關(guān)。服務(wù)水平劃分的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)因交通設(shè)施的類型不同而不同，不同交通設(shè)施的服務(wù)水平分析所需要的交通參數(shù)也不盡相同。

1.2.7 中斷率

（1）路段中斷狀態(tài)。路段中斷狀態(tài)描述某一路段處于連通還是中斷狀態(tài)。連通狀態(tài)指可供車輛正常行駛的狀態(tài)。路段中斷狀態(tài)依據(jù)公路交通阻斷（事件）信息，以及路段車速和流量數(shù)據(jù)綜合判別。高速公路設(shè)計(jì)車速為120公里/小時(shí)、100公里/小時(shí)，當(dāng)路段平均車速小于30公里/小時(shí)，認(rèn)為路段處于中斷狀態(tài)。高速公路設(shè)計(jì)車速為80公里/小時(shí)，當(dāng)路段平均車速小于20公里/小時(shí)，認(rèn)為路段處于中斷狀態(tài)。當(dāng)路段飽和度大于等于1的時(shí)候，認(rèn)為路段處于中斷狀態(tài)。（2）路線中斷率。路線中斷率采用定義路線上處于中斷狀態(tài)的路段里程占該路線中路段總里程的百分比來(lái)表征。計(jì)算方法為多段路線的中斷里程之和除以改路線的總里程。（3）路網(wǎng)中斷率。路網(wǎng)中斷率采用定義路網(wǎng)上處于中斷狀態(tài)的路段里程占該路網(wǎng)中路段總里程的百分比來(lái)表征。計(jì)算方法為多個(gè)主干公路網(wǎng)中斷路段的總里程除以主干公路網(wǎng)的總里程。

中斷率等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：根據(jù)路線或路網(wǎng)中斷百分比閾值進(jìn)行確定，當(dāng)中斷率大于5%時(shí)，為高等級(jí)（一級(jí)紅色預(yù)警）;當(dāng)中斷率大于1%，小于5%時(shí)，為較高等級(jí)（二級(jí)橙色預(yù)警）;當(dāng)中斷率大于1%，小于3%時(shí)，為中等級(jí)（三級(jí)黃色預(yù)警）;當(dāng)中斷率小于1%時(shí)，為低等級(jí)（四級(jí)藍(lán)色預(yù)警）。

路線或路網(wǎng)中斷率等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)在一定時(shí)期內(nèi)應(yīng)保持穩(wěn)定，隨著路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的發(fā)展演化，該劃分標(biāo)準(zhǔn)不再適應(yīng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況重新確定。

1.2.8 擁擠度

擁擠度描述定義交通流的擁擠程度，以路段平均車速來(lái)判斷擁擠等級(jí)，進(jìn)而描述路段、路線、路網(wǎng)三個(gè)層級(jí)的通行態(tài)勢(shì)。

（1）路段擁擠度。路段擁擠度根據(jù)路段時(shí)間平均速度（有條件地區(qū)可用路段平均行程車速）和斷面交通量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，并分為不同等級(jí)。路段時(shí)間平均速度（路段平均行程車速）越高，表示擁擠程度越低。（2）路線擁擠度。路網(wǎng)擁擠度采用定義路線中處于擁擠和堵塞狀態(tài)的路段總里程占該路線總里程的百分比來(lái)表征。計(jì)算方法為處于擁擠等級(jí)的路段里程之和加上處于堵塞等級(jí)的路段里程之和與該路線中路段的總里程之比。（3）路網(wǎng)擁擠度。路網(wǎng)擁擠度采用定義路網(wǎng)中處于擁擠和堵塞狀態(tài)的路段總里程占路網(wǎng)總里程的百分比來(lái)表征。計(jì)算方法為處于擁擠等級(jí)的路段總里程加上處于堵塞等級(jí)的路段總里程之和與主干公路網(wǎng)中路段的總里程之比。

路線或路網(wǎng)擁擠度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：擁擠度大于10%，路線、路網(wǎng)擁擠等級(jí)為高;擁擠度大于8%，小于10%，路線、路網(wǎng)擁擠度等級(jí)為較高;擁擠度大于5%，小于8%，路線、路網(wǎng)擁擠度等級(jí)為中;擁擠度大于2%，小于5%，路線、路網(wǎng)擁擠度等級(jí)為較低;擁擠度小于2%，路線、路網(wǎng)擁擠度等級(jí)為低。

2 交通運(yùn)行態(tài)研判系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在分析主干路網(wǎng)交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)參數(shù)的基礎(chǔ)上，研究建立主干路網(wǎng)交通監(jiān)控研判平臺(tái)，構(gòu)建用于監(jiān)測(cè)路網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、用于管控發(fā)布的信息平臺(tái)，對(duì)跨部門跨區(qū)域交通安全監(jiān)控信息的接入及共享應(yīng)用等方面提出技術(shù)要求。

異常擁堵指道路上擁堵時(shí)長(zhǎng)、擁堵距離、擁堵地點(diǎn)等出現(xiàn)異常的擁堵事件，異常擁堵的出現(xiàn)有可能是事故、突發(fā)事件等造成，需要交通管理人員引起重視，及時(shí)進(jìn)行處理。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)交通參數(shù)建立評(píng)估模型，當(dāng)監(jiān)測(cè)到出現(xiàn)異常擁堵事件時(shí)，即將信息推送至系統(tǒng)，顯示擁堵地點(diǎn)、擁堵時(shí)間、擁堵距離等詳情，可供工作人員掌握擁堵的具體情況后對(duì)外發(fā)布。具體技術(shù)方案如下：（1）可查看異常擁堵基本信息?？刹榭串惓矶氯缦禄拘畔ⅲ簱矶麻_(kāi)始時(shí)間、擁堵距離、擁堵道路名稱。（2）可查看異常擁堵詳細(xì)信息?？刹榭串惓矶氯缦略敿?xì)信息：擁堵起點(diǎn)、擁堵終點(diǎn)、車輛速度、擁堵距離、擁堵發(fā)生時(shí)間、擁堵方向、擁堵來(lái)源、擁堵指數(shù)（歷史車速對(duì)比）、處理情況、相關(guān)部門。（3）可對(duì)異常擁堵原因進(jìn)行反饋。點(diǎn)擊處理選項(xiàng)，可在異常擁堵處理界面反饋處理情況：擁堵原因（交通事故、交通管制、占路施工、交通流量大、道路積水、道路結(jié)冰、道路損壞、車輛故障、存在障礙物、違法停車、其他突發(fā)事件、不存在擁堵）、是否派警、預(yù)計(jì)疏通時(shí)間、上傳圖片，通過(guò)工作人員采集錄入。（4）可采集錄入異常擁堵處理詳情。采集錄入擁堵原因、是否派警、預(yù)計(jì)疏通時(shí)間后可自動(dòng)生成處理詳情，也可進(jìn)行人工修改、編輯，通過(guò)工作人員采集錄入。（5）可對(duì)異常擁堵事件進(jìn)行篩選?？蓪?duì)異常擁堵事件進(jìn)行道路等級(jí)、道路名稱、擁堵長(zhǎng)度、擁堵時(shí)間進(jìn)行篩選，通過(guò)工作人員采集錄入。（6）異常擁堵事件的管理。發(fā)布后可在事件列表中生成事件記錄，事件操作有修改、下線、分享、編輯等功能，系統(tǒng)發(fā)布平臺(tái)數(shù)據(jù)推送至第三方發(fā)布平臺(tái)。（7）異常擁堵事件的修改。在事件列表中點(diǎn)擊修改選項(xiàng)，可以打開(kāi)異常擁堵事件的修改界面，可以對(duì)時(shí)間、詳情等信息進(jìn)行修改，可再次點(diǎn)擊發(fā)布，實(shí)現(xiàn)信息修改，信息系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)推送至第三方發(fā)布平臺(tái)。（8）異常擁堵事件的下線。在事件列表中點(diǎn)擊下線選項(xiàng)，可以對(duì)正在生效中的異常擁堵事件進(jìn)行下線操作，信息系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)推送至第三方發(fā)布平臺(tái)。

3 結(jié)論

針對(duì)路網(wǎng)交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)，對(duì)交通運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了分析，確定了可用于研判交叉口、路段及路網(wǎng)的交通運(yùn)行評(píng)價(jià)參數(shù)，能夠?qū)β肪W(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)進(jìn)行有效分析，識(shí)別出路網(wǎng)異常擁堵點(diǎn)、段，設(shè)計(jì)了異常擁堵預(yù)警及發(fā)布系統(tǒng)，系統(tǒng)研判結(jié)果能夠通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警推送，工作人員可以接收異常擁堵接收信息，并且反饋管制信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)外發(fā)布，從而誘導(dǎo)出行者及時(shí)避讓擁堵點(diǎn)、段，提高交通出行效率，減緩路網(wǎng)運(yùn)行壓力，緩解交通擁堵。

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