基于高速公路收费数据的交通量调查

胡闰秀，李梦雪

(1.陕西省汽车检测站,陕西西安　710065;2. 长安大学汽车学院,陕西西安　710064)



基于高速公路收费数据的交通量调查

胡闰秀1，李梦雪2

(1.陕西省汽车检测站,陕西西安710065;2. 长安大学汽车学院,陕西西安710064)

摘要：为了准确高效统计高速公路的交通量，分析交通量观测、公路收费的车型分类标准，提出基于收费数据的车型数据转换方法，利用收费数据计算断面交通量，对单线路进行逻辑求和，为路网进行平衡配流，为实现高速公路交通调查提供便捷而较为准确的方法。

关键词：收费数据；交通量；车型分类

开展公路交通量调查，能够为交通部门进行公路规划、改建扩建、管理养护及其他基础设施建设提供重要信息，也能为公路运输及公众通畅出行提供动态信息[1-2]。

目前我国高速公路交通量采用自动化调查站为主、利用监控数据和收费数据为辅的综合调查方法[3-4]。高速公路收费站实行客车按车型收费，货车计重收费的方式[5-7]，联网收费数据库中存储着大量的车辆通行信息，研究人员对基于高速公路收费数据的断面交通量调查提出了许多计算方法[8-10]，相关研究主要集中于运用高速公路联网收费数据分析交通量OD矩阵，从而计算高速公路交通量。由于收费公路车辆分类与交通量调查车辆分类标准不同，将收费数据直接转换成交通量数据仍存在困难。目前开展公路的交通情况调查工作，只能按交通量调查车型分类标准和仪器设备来统计。为了减少资金投入、人工投入和基础设施的建设，本文在分析交通量调查车型分类与公路收费方式的基础上，提出了相应的转换方法，使得公路收费数据可作为交通量调查数据；并在此基础上提出对高速公路断面流量进行调查计算的方法。

1车型分类标准分析

1.1车型分类标准

1)收费公路车辆通行费车型分类

文献[5]规定对车辆按车型收费。对于客车，通过人工或者电子不停车收费系统判别车型，并由计算机计算需缴纳的费用；对于货车，收费系统直接根据货车的重量计算收费。公路车辆通行费车型分类标准将客车依据座位分为4种类型，货车依据载荷分为5种类型。

2)交通量调查车型分类

我国目前公路交通情况调查车型分类及折算系数严格按照文献[11-12]中的规定，将额定载荷、轮廓及轴数等特征参数作为判别车型的依据。在确定交通量时，采用小客车为标准车型。交通量调查中将客车分为2种类型(中小客车、大客车)，货车分为5种类型(小型、中型、大型、特大型、集装箱)，并且各类车辆对应不同的折算系数。

1.2不同标准对比

对比以上2种标准，可得到客、货车车型分类对比表，如表1、2所示。

表1　客车分类对比

注：将文献[5]规定的前两类车型归为第一类。

表2　货车分类对比

在开展公路交通量调查时，若直接采用公路车辆通行费结算数据统计的交通量，则客车按照车型分类，第一类型客车数据可以直接转入交通量统计中的中小客车数据。二、三类车型的数据可以直接转入交通量统计中的大客车数据。

对于表2中货车分类对比，要在开展交通量调查时直接采用高速公路收费的数据，在货车实行计重收费的情况下，收费公路车型分类中第一类车型数据可以直接转入交通量调查中的小型货车的数据；第二类货车收费数据可以直接转入中型货车的数据；三、四、五类车型由于与交通量调查中载荷划分标准不同，因此不能直接转换。

通过对比分析表1、2可以看出，客车收费数据可较容易转为调查数据，但货车收费数据不能直接作为交通调查的数据，需要转换或重新拆分，将收费车型交通量转换为交通调查车型。

2收费数据的车型转换

收费车型向交通调查车型交通量的转换，需要配合人工调查得出收费车型和交通调查车型的比例关系。调查方法采用车型自动识别和人工记录的方式。调查表设计如表3所示。

表3　车型比例调查表

车型转换具体公式为：

(1)

式中：qkin为交通调查所用的第k种货车的流量；qjT为收费数据中第j种货车的流量；aj为第j种货车的收费数据对第k种交调车辆的贡献率，aj∈[0,1]。

根据式(1)可知：

(2)

(3)

(4)

(5)

3断面交通量计算

利用高速公路便捷的收费数据进行断面交通量的计算，可获取高速公路不同路段的交通流量，便于实施交通管理。为方便进行计算，对数据库中的收费数据进行预处理。

3.1预处理

数据预处理是从海量的联网收费数据库中提取研究所需的数据。为了保证采集数据的可靠性和准确性，数据预处理要进行数据清除、数据集成和筛选。

1)异常数据清除

清除高速公路中收费卡丢失、入口调头、强行冲关、机器故障、收费卡损坏及收费人员操作失误等异常数据。

2)数据集成筛选

从大量收费数据中筛选出新表格中出(入)口的站名、时间、车型及车辆数据，并按规定的时间间隔计算出总车辆数，转化为交通量数据。考虑到高速公路交通的持续连续性，本文研究中以天为单位，以高速公路出入口为OD点，计算交通量。

3.2单线路的计算

单线路指一条无闭环的高速公路情况，是复杂公路网的计算基础。为表述方便，仅考虑某一方向，反向计算思路一致。

Q(i,t)是从收费统计数据中计算获取，可得到如表4所示的以各出入口i为OD的流量统计表。

在出入口i,i+1之间的路段，断面流量

(6)

3.3公路线网的计算

高速公路建设规模大，目前多数已经构成网络，以出入口为OD的两地之间，有2条以上的线路可供选择时，可借鉴城市路网均衡配流的思路，将任意一OD对的流量，分配到高速公路网中的一条路径上。

表4　高速公路OD表

根据Wardrop平衡原理[13]，有：

(7)

根据路段路径关系有：

(8)

(9)

(10)

4数值计算

以陕西省包茂高速公路上行方向中某一段为例，通过车牌识别和人工调查获取数据，可得到多个车型在某时段内的平均流量，具体数据如表5所示。该段高速公路可简化表示如图1，共5个出入口，其中1号口单入，5号口单出。

表5多种车型的平均流量辆/h

q1q2q3q4q5q6q7326463517732617585412

图1　一段高速公路简图

统计某时段内该段高速公路的收费数据，得到表6。

根据式(2)～(5)，可计算得到各种交通调查车型的数据，见表7。

根据式(6)，可得到该高速公路各路段上的流量数据，如表8所示。

表6　高速公路各出入口之间各种收费车型的流量　辆/h

表7　高速公路各出入口之间各种交通调查车型的流量　辆/h

表8高速公路各路段各车型的流量辆/h

断面编号q1inq2inq3inq4in12135689891472585991204135131004168830774914127122964169660

5结语

1)在交通量观测、公路收费与公路工程等领域，不同的分类标准会给基于收费数据的交通量调查带来困难，而统一的标准是解决这一问题的重要手段。为了提高交通量调查的效率，减少人工投入和基础设施的建设，有必要设置完善合理的标准，同时应将交通量观测、公路收费、公路工程等领域的不同标准进行多方面融合，以进一步提高交通量调查的合理准确性。

2)针对2种标准的差异，提出了较为精准的转化方法，便于将收费数据应用于交通调查，并进一步设计了利用出入口作为OD，计算路段交通量的方法，并对高速公路组网情况下，利用均衡配流原理，设计了相应流量分配计算方法，对高速公路交通调查提供了重要参考思路。

3)随着公路的不断建设与智能交通技术的发展，越来越多的新技术将应用到交通量调查中。我国幅员辽阔，各地区经济状况不尽相同，公路的建设规划及用途不同，因此交通量车型分类应根据各地区实际情况做相应的调整，交通量调查方法也将更科学合理，从而为我国公路的建设提供更加准确有效地参考依据。

参考文献：

[1]虞明远.我国高速公路的现状及发展对策[J].公路交通科技,1993,10(3):61-66.

YU Mingyuan.Current status and development strategy for motorway in China[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development, 1993,10(3):61-66.

[2]金茂菁.我国智能交通系统技术发展现状及展望[J].交通信息与安全, 2012,30(5):1-5.

JIN Maojing.Status and development tendency of intelligent transportation systems in China[J].Journal of Transport Information and Safety,2012,30(5):1-5.

[3]交通部规划司.国家高速公路网交通量调查观测站点布局规划[A].北京：交通部规划司，2008.

[4]李淑庆,吴雪梅.高速公路交通量观测站布设方法研究[J].交通标准化,2008(6):93-96.

LI Shuqing,WU Xuemei.Research of express way traffic volume observation stations layout methods[J].Communications Standardization,2008(6):93-96.

[5]中国公路工程咨询监理总公司,交通部公路所.JT/T 489—2003收费公路车辆通行费车型分类[S].北京:人民交通出版社，2003.

[6]交通部公路司.印发关于收费公路试行计重收费指导意见的通知[A].北京:交通部公路司,2005.

[7]王剑波,马暕.货车计重收费与按车型收费模式转换问题研究[J].交通标准化，2008(2-3):163-166.

WANG Jianbo,MA Jian.Study on pattern transformation of toll by weight and toll by vehicle type[J].Communications Standar-dization，2008(2-3):163-166.

[8]付鑫,王建伟,袁长伟.基于高速公路收费数据库的断面交通量计算方法[J].交通标准化,2006(6):150-153.

FU Xin, WANG Jianwei, YUAN Changwei. Algorithm for calculation of link traffic flow based on expressway charge-record database[J].Communications Standardization,2006(6):150-153.

[9]张宏斌,倪富健,杨顺新,等.基于收费数据的高速公路断面交通量计算[J].东南大学学报(自然科学版),2013, 43(增刊2):320-324.

ZHANG Hongbin, NI Fujian ,YANG Shunxin,et al.Freeway section traffic flow calculation based on toll data[J].Journal of Southeast University(Natural Science Edition),2013,43(sup2):320-324.

[10]林勇,蔡远利,黄永宣.高速公路动态OD矩阵估计[J].长安大学报(自然科学版),2003,23(6):83-86.

LIN Yong , CAI Yuanli , HUANG Yongxuan.Dynamic origin-destination matrix estimation for freeways[J].Journal of Chang′an University(Natural Science Edition),2003,23(6):83-86.

[11]交通部办公厅.关于调整公路交通情况调查车型分类及折算系数的通知[A].北京:交通部办公厅，2010.

[12]交通运输部公路局,中交第一公路勘察设计研究院有限公司.JTG B01—2014公路工程技术标准[S].北京:人民交通出版社,2014.

[13]程琳，于春青，邱松林.随机型用户均衡网络的敏感度分析[J].中国公路学报，2008,21(2):79-83.

CHENG Lin, YU Chunqing, QIU Songlin. Sensitivity analysis for stochastic uset equilibrium network[J]. China Journal of Highway and Transport, 2008,21(2):79-83.

(责任编辑：郎伟锋)

A Survey of Traffic Volume Based on Expressway Toll Data

HURunxiu1,LIMengxue2

(1.ShanxiAutomobileInspectionStation,Xi′an710065,China; 2.CollegeofAutomobile,Chang′anUniversity,Xi′an710064,China)

Abstract:To make an accurate and efficient statistics of the expressway traffic volume, this paper analyzes the vehicle classification standards of traffic volume observation and highway toll and proposes the vehicle-type data conversion method based on the toll data. By using the toll data to calculate the link traffic volume, make the logical addition to the one-way line and balance the traffic flow of the expressway network is made, which provides an easy and accurate method for the survey of expressway traffic.

Key words:toll data; traffic volume; vehicle classification

中图分类号：U491.11

文献标志码：A

文章编号：1672-0032(2016)01-0021-06

DOI：10.3969/j.issn.1672-0032.2016.01.005

作者简介：胡闰秀(1966—)，女，安徽绩溪人，工程师，主要研究方向为汽车安全检测，E-mail:1601144034@qq.com.

收稿日期：2016-01-22