城市道路交通流时变特征研究

朱敏慧

（常州市规划设计院，江苏 常州 213003）

城市道路交通流时变特征研究

朱敏慧

（常州市规划设计院，江苏 常州 213003）

城市人员出行的规律可以通过道路交通流的特征来反映。研究不同类型时间的交通流变化规律，并引入相似系数和波动系数来研究交通流特征。研究结果表明，不同类型时间的交通流表现出不同的变化规律，同类时间的交通流在时间轴上的变化趋势具有显著的相似性，而交通流参数绝对值则更多地呈现出显著的波动性。

城市道路；交通流；相似系数；波动系数

0 引言

城市交通流变化特征是城市交通综合状况的表征和反映，是交通规划研究必不可少的科学依据。因此，把握城市道路交通流特征有助于分析和了解城市交通运行特征，从而更好地服务于交通规划、建设和管理工作。

1 不同时间类的交通流变化特征

1.1 工作日、周末和节假日的交通流变化特征[1]

为了研究交通流变化特征，采用多天取平均的方法，以滤掉随机因素的干扰，并且将研究的时间分成三类，即工作日、周末和节假日。统计时段长度取为5 min。

研究的总时间长度为N天，其中工作日、周末和节假日分别为 Nweekday、Nweekday和 Nholiday天，Dweekend、Dweekend和Dholiday分别为工作日、周末和节假日的集合，qkdi和Okdi分别为路段k在第d天第i个时段（i=1，2，...，288）的交通量和占有率，则路段k在工作日、周末和节假日第i个时段的平均交通量和平均占有率和为：

式中：j为时间类，即工作日、周末和节假日。

从图1～图6中可以看出：

（1）工作日的交通量和占有率一般具有明显的早晚高峰特征，周末的交通量和占有率的早晚高峰特征不如工作日明显，并且早晚高峰的时间也异于工作日（早高峰出现时间晚于工作日，晚高峰出现时间早于工作日），节假日的交通量和占有率全天变化较为平缓，一般不具有明显的早晚高峰。

（2）无论是在工作日还是周末，地面道路（主干路、次干路）的早晚高峰特征不如快速路的早晚高峰特征明显。

（3）就交通量和占有率数值来讲，按工作日、周末和节假日顺序依次递减。

1.2 一周中的交通流变化特征[1]

为了表述的方便，将相同特征的时间集合称为类，如研究时间中所有的工作日集合，称为工作日类，依此有周末类、节假日类，并且继续细分将有星期一类、星期二类、星期三类、星期四类、星期五类、星期六类和星期日类。

为了书写上的方便，用DMon、DTue、DWed、DThu、DFri、DSat和DSum分别表示星期一类、星期二类、星期三类、星期四类、星期五类、星期六类和星期日类，NMon、NTue、NWed、NThu、NFri、NSat和 NSum分别为星期一、星期二、星期三、星期四、星期五、星期六和星期日的天数。

路段k在星期一、星期二、星期三、星期四、星期五、星期六和星期日第i个时段的平均交通量和平均占有率和为：

式中：l为时间类，代表从星期一到星期日。

从图7～图12，可以看出：

图1 快速路路段交通量的变化图（单位：pcu/5min）

图2 快速路路段占有率的变化图（单位：%/5min）

图3 主干路路段交通量的变化图（单位：pcu/5min）

图4 主干路路段占有率的变化图（单位：%/5min）

图5 次干路路段交通量的变化图（单位：pcu/5min）

图6 次干道路段占有率的变化图（单位：%/5min）

图7 快速路路段交通量变化图（单位：pcu/5min）

图8 快速路路段占有率变化图（单位：%/5min）

图9 主干路路段交通量变化图（单位：pcu/5min）

图10 主干路路段占有率变化图（单位：%/5min）

图11 次干路路段交通量变化图（单位：pcu/5min）

图12 次干路路段占有率变化图（单位：%/5min）

（1）无论是快速路、主干路还是次干路，工作日中的星期一、星期二、星期三、星期四、星期五的交通量和占有率表现出相同的变化规律；周末中的星期六和星期日的交通量和占有率表现出相同的变化规律。

（2）工作日（星期一至星期五）与周末（星期六至星期日）之间的交通量和占有率的变化规律具有差异性，这种差异性在快速路上要较地面道路（主干路、次干路）上表现得更加显著。

2 交通流参数变化趋势在时间轴上的相似情况

设某路段的数据（交通量或占有率）集F=[f1，f2，...，fN]，为列向量（288维），表示该路段第d天的数据。

定义相似系数S为任意两天之间相关系数的平均值，即：

相似系数S是一个相对量，仅代表交通流状态在时间轴上变化趋势的相似性[2，3]。S值越大则表明相似性越大，当S＞0.92时，判断具有显著的相似性。

2.1 工作日、周末和节假日的交通流参数相似性从表1分析可以看出：

表1 不同等级道路交通量、占有率的相似系数一览表（一）

（1）在工作日和周末，快速路、主干路的交通量在时间轴上的变化趋势具有显著的相似性，而节假日的相似性较低，主要是因为节假日的出行不如工作日、周末的规律性强；

（2）无论是在工作日、周末还是节假日，交通量在时间轴上的变化趋势的相似性按快速路、主干路和次干路顺序依次递减，次干路在工作日、周末和节假日都没有显著的相似性；

（3）无论是工作日、周末还是节假日，占有率在时间轴上的变化趋势都不具有显著的相似性；

（4）无论是工作日、周末还是节假日，占有率在时间轴的变化趋势的相似性不如交通量。

2.2 一周中的交通流参数相似性

将工作日和周末进行细分，研究一周中每天的交通流参数相似性（见表2），显然有：

表2 不同等级道路交通量、占有率的相似系数一览表（二）

（1）在一周的7 d中，快速路7 d、主干路4 d中的交通量在时间轴上的变化趋势具有显著的相似性，而次干路的交通量在7 d中都不具有显著的相似性；

（2）在同一天中，交通量在时间轴上的变化趋势的相似性按快速路、主干路和次干路依次递减；

（3）在一周的7 d中，无论是快速路、主干路还是次干路，占有率都不具有显著的相似性；

（4）在一周的7 d中，占有率在时间轴的变化趋势的相似性不如交通量；

（5）将工作日和周末细分后，细分后的小类相似系数并不比对应大类的相似系数高。

3 交通流参数绝对值的波动情况

定义波动系数ε，用来判断交通流参数绝对值的波动程度[2，3]。

令向量M=[E（f1）,E（f2），…，E（fd），…，E（fN）]，E（fd）为第d天的数据均值，定义波动系数ε为：

式中：D（M）为M的方差；E（M）为M的均值。

波动系数ε越小，表明交通流参数波动程度越小。当ε＜0.05时，则认为交通流参数绝对数值没有显著的波动。

3.1 工作日、周末和节假日的交通流参数波动

从表3分析可以看出：

表3 不同等级道路交通量、占有率的波动系数一览表（三）

（1）无论是在工作日、周末还是节假日，快速路、主干路和次干路的交通量、占有率都有显著的波动；

（2）与节假日相比较，工作日、周末交通量和占有率的波动程度要较低，主要是因为节假日的出行不如工作日、周末的规律性强；

（3）无论是工作日、周末还是节假日，占有率波动程度要比交通量更加显著。

3.2 一周中的交通流参数相似性

将工作日和周末进行细分，研究一周中每天的交通流参数波动情况(见表4)，显然有：

表4 不同等级道路交通量、占有率的波动系数一览表（四）

（1）在一周的7 d中，无论是快速路、主干路还是次干路，交通量和占有率都呈现出显著的波动性；

（2）将工作日和周末细分后，细分后的小类波动程度并不比对应大类的波动程度小；

（3）在工作日的某一天，交通量的波动程度快速路要比主干路、次干路显著，而周末则恰恰相反；

（4）在一周的7 d中，除次干路在周末外，占有率波动程度要比交通量更加显著；

（5）在一周的7 d中，无论是快速路还是主干路、次干路，周五的波动情况最为显著。

4 结论

通过对快速路、主干路和次干路的交通流参数（交通量和占有率）数据分析，可以得到以下主要结论。

4.1 交通流时变规律

（1）工作日、周末的交通量和占有率变化都具有早晚高峰特征，而节假日一般不具有明显的早晚高峰。

（2）工作日中的星期一、星期二、星期三、星期四、星期五的交通量和占有率表现出相同的变化规律；周末中的星期六和星期日的交通量和占有率表现出相同的变化规律。

4.2 交通流参数变化趋势在时间轴上的相似情况

（1）在工作日和周末，快速路、主干路的交通量在时间轴上的变化趋势具有显著的相似性，并且，交通量在时间轴上的变化趋势的相似性按快速路、主干路和次干路顺序依次递减；

（2）无论是工作日、周末还是节假日，占有率在时间轴上的变化趋势都不具有显著的相似性；

（3）将工作日和周末细分后，细分后的小类相似程度并不比对应大类的相似程度高。

4.3 交通流参数绝对值的波动情况

（1）无论是在工作日、周末还是节假日，快速路、主干路和次干路的交通量、占有率都呈现显著的波动，占有率波动程度要比交通量更加显著，并且，节假日的波动程度要高于工作日和周末；

（2）将工作日和周末进行细分后，细分后的小类波动程度并不比对应大类的波动程度小；

（3）在一周的7 d中，无论是快速路还是主干路、次干路，周五的波动情况最为显著。

[1]胡小文.基于探测车数据和定点检测器数据的路段行程时间估计[D].上海：同济大学，2008.

[2]关积珍.城市道路交通流的宏观特性及规律分析[J].交通运输系统工程与信息，2005，（5（1）：47-52.

[3]欧晓凌，裘刚，张毅，等.城市交通流信息相似性分析与研究[J].中南公路工程，2003，28（2）：4-7.

济泰高速10月开工打造静音公路

日前，济南至泰安高速公路工程进行第二次环评公示。济泰高速公路预计在2020年3月底建成通车，在这条高速公路通车后，驶上这条路的众多车辆势必会带来噪声污染，为此，上述环评公示中给出了一系列防治噪声污染的措施，其中包括“禁止车辆鸣笛”、“采用低噪音路面”等。

长期以来，济泰高速公路的具体路线是市民关注的焦点。济泰高速公路工程起于济南市绕城高速公路与二环东路南延交叉处，与绕城高速设置互通连接，后向南方向展线，沿涝坡村、豆腐泉、省公安厅综合训练基地东侧、金象山风景区东侧、柳埠镇、山口镇规划区西侧布线，向南依次上跨环山路东延、国道G341、莱泰高速、辛泰铁路，穿过邱家店镇规划工业园区后，路线向东南从邱家店镇规划区东侧展线通过，跨越汶河，在徂徕镇东北部衔接泰新高速公路。济泰高速公路工程计划在今年10月开工，预计将在2020年3月底建成通车。

此外，环评公示还给出了一系列防治噪声污染的措施，包括采用低噪音路面;对沿线距离住宅、办公等敏感建筑较近、噪声预测超标、受影响的人群数量较多的路段设置声屏障和隔声门窗;严格禁止重型车辆、拖拉机等通行，禁止车辆鸣笛，限制车速;严格控制在紧邻道路位置兴建住宅、医院、学校等噪声敏感建筑，邻道路一侧应顺路的方向布置商店、健身房、停车库等非噪声敏感建筑，建筑物合理安排房间的使用功能，对紧靠公路的房间宜设计隔声窗。

U491.1+12

B

1009-7716（2016）05-0193-06

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.056

2016-02-18

朱敏慧（1972-），女，江苏常州人，高级工程师，从事道路交通规划与设计工作。