路网交通运行态势实时评价参数及系统实现研究

齐晨

摘 要：针对路网拥堵严重、获取拥堵信息不及时的问题，对交通运行态势信息参数进行研究，从交叉口、路段、路网多个角度对交通运行态势进行分析，得出了可用于对路网运行状态进行实时研判预警的参数，运用系统安全性分析方法，分析主干路网交通安全态势影响因素，对交通流量、交通事件的时空态势进行研判，设计了异常拥堵智能识别系统，能够监测路网实时运行状态，并且对拥堵进行研判预警，工作人员可根据情况发布拥堵及管制信息。

关键词：交通拥堵;运行态势;交通管理;预警研判

中图分类号：U491 文献标识码：A

0 引言

当前交通拥堵问题已成为制约公众出行的难题，如何实时监测路网运行状态、精准识别拥堵、对拥堵进行及时预警是一个亟待解决的问题。已有相关研究对交通流参数进行了分析，从宏观与微观层面揭示了拥堵发生的原理，在交通管理日常工作中，需要对路网运行状态进行实时运行感知，有效识别拥堵点段，并且将重点异常拥堵进行预警推送，使交通管理者能够根据系统研判，及时掌握辖区内交通路况，识别拥堵节点，开展相关的交通管理工作，同时可将安全管控信息对外推送发布，实现拥堵敏锐感知、管控及时到位、发布迅速细致的闭环管理流程，有效提高城市路网通行效率，减缓交通拥堵。

1 交通运行态势参数

1.1 交叉口运行态势信息参数

1.1.1 交叉口平均延误时间

交叉口平均延误时间为高峰期间所有车辆在交叉口延误段长度内实际行驶时间与在该路段长度内按畅行速度行驶时间之差的平均值，是衡量城市交叉口车辆运行状况的主要评价指标。交叉口平均延误可以较为准确直观的反映交叉口的拥堵严重程度。

1.1.2 交叉口平均速度比

交叉口平均速度比是一项重要交通流速度指标，指车辆通过交叉口处的行驶速度与相应路段上的区间平均速度之比，反映了交叉口处行人、车辆的横向干扰情况。一般在交叉口冲突点多，行车干扰大，车速低，易形成行车阻滞。该指标是一项综合指标，能够表征交叉口的行车秩序及管理状况。

1.1.3 交叉口拥堵率

交叉口拥堵率分为主干路交叉口拥堵率和次干路交叉口拥堵率，主干路交叉口拥堵率指城区主干路上拥堵路口数量占主干路交叉路口总数的比例。次干路交叉口拥堵率至城区次干路上拥堵路口数量占次干路交叉路口总数的比例。

1.2 路段及路网运行态势信息参数

1.2.1 交通流速度

速度是交通流理论研究中的重要参数，可以作为交通拥堵状况的基本量度。速度是指交通流或特定车辆的运动速率，通常以每小时行驶的公里数来表示。交通流速度通常以地点车速和行程车速表示。地点车速指车辆通过某一地点时的瞬时车速。行程车速又称区间车速，是车辆行驶路程与通过该路程所需的总时间（包括停车时间）之比，行程车速是一项综合性指标，用以评价道路的通畅程度，估计行车延误情况。

1.2.2 交通流密度

交通密度是指一条车道上车辆的密集程度，即在某一瞬时内单位长度一条车道上的车辆数，又称车流密度。交通流密度亦可用车道空间占有率和车道时间占有率来表示。车道空间占有率指在某一瞬时，一定的观测路段长度内行驶的车辆总长度占该观测路段长度的百分比。车道时间占有率指在某一时段内，车辆通过某一断面的累计时间占该时段的百分比。

1.2.3 里程拥堵率

分为主干路里程拥堵率和次干路里程拥堵率，主干路里程拥堵率指城区主干路上拥堵路段长度占主干路总长度的比例。次干路里程拥堵率指城区次干路上拥堵路段长度占主干路总长度的比例。

1.2.4 路面通行效率

道路断面通行效率是指单位时间内通过断面的车辆在该时间段内完成的车公里数，该指标综合考虑了断面的服务水平和服务交通量，为单位时间内通过断面的车辆数、单位时间内断面上通过的车辆的平均行程车速之积。

1.2.5 路网运行效率

路网运行效率是指组成路网各路段的輸送效率之和，该指标综合考虑了路网的服务水平和服务交通需求。

1.2.6 服务水平

即道路在一定交通条件下所提供给车辆运行服务的质量水平。公路通行能力手册中按照交通运行状况的好坏将其分为A至F六级，交通拥堵一般与E、F级服务水平有关。服务水平划分的数量标准因交通设施的类型不同而不同，不同交通设施的服务水平分析所需要的交通参数也不尽相同。

1.2.7 中断率

（1）路段中断状态。路段中断状态描述某一路段处于连通还是中断状态。连通状态指可供车辆正常行驶的状态。路段中断状态依据公路交通阻断（事件）信息，以及路段车速和流量数据综合判别。高速公路设计车速为120公里/小时、100公里/小时，当路段平均车速小于30公里/小时，认为路段处于中断状态。高速公路设计车速为80公里/小时，当路段平均车速小于20公里/小时，认为路段处于中断状态。当路段饱和度大于等于1的时候，认为路段处于中断状态。（2）路线中断率。路线中断率采用定义路线上处于中断状态的路段里程占该路线中路段总里程的百分比来表征。计算方法为多段路线的中断里程之和除以改路线的总里程。（3）路网中断率。路网中断率采用定义路网上处于中断状态的路段里程占该路网中路段总里程的百分比来表征。计算方法为多个主干公路网中断路段的总里程除以主干公路网的总里程。

中断率等级划分标准为：根据路线或路网中断百分比阈值进行确定，当中断率大于5%时，为高等级（一级红色预警）;当中断率大于1%，小于5%时，为较高等级（二级橙色预警）;当中断率大于1%，小于3%时，为中等级（三级黄色预警）;当中断率小于1%时，为低等级（四级蓝色预警）。

路线或路网中断率等级划分标准在一定时期内应保持稳定，随着路网运行状态的发展演化，该划分标准不再适应时，应根据实际情况重新确定。

1.2.8 拥挤度

拥挤度描述定义交通流的拥挤程度，以路段平均车速来判断擁挤等级，进而描述路段、路线、路网三个层级的通行态势。

（1）路段拥挤度。路段拥挤度根据路段时间平均速度（有条件地区可用路段平均行程车速）和断面交通量数据进行综合分析，并分为不同等级。路段时间平均速度（路段平均行程车速）越高，表示拥挤程度越低。（2）路线拥挤度。路网拥挤度采用定义路线中处于拥挤和堵塞状态的路段总里程占该路线总里程的百分比来表征。计算方法为处于拥挤等级的路段里程之和加上处于堵塞等级的路段里程之和与该路线中路段的总里程之比。（3）路网拥挤度。路网拥挤度采用定义路网中处于拥挤和堵塞状态的路段总里程占路网总里程的百分比来表征。计算方法为处于拥挤等级的路段总里程加上处于堵塞等级的路段总里程之和与主干公路网中路段的总里程之比。

路线或路网拥挤度等级划分标准为：拥挤度大于10%，路线、路网拥挤等级为高;拥挤度大于8%，小于10%，路线、路网拥挤度等级为较高;拥挤度大于5%，小于8%，路线、路网拥挤度等级为中;拥挤度大于2%，小于5%，路线、路网拥挤度等级为较低;拥挤度小于2%，路线、路网拥挤度等级为低。

2 交通运行态研判系统设计

在分析主干路网交通运行态势实时评价参数的基础上，研究建立主干路网交通监控研判平台，构建用于监测路网实时运行状态、用于管控发布的信息平台，对跨部门跨区域交通安全监控信息的接入及共享应用等方面提出技术要求。

异常拥堵指道路上拥堵时长、拥堵距离、拥堵地点等出现异常的拥堵事件，异常拥堵的出现有可能是事故、突发事件等造成，需要交通管理人员引起重视，及时进行处理。系统通过对交通参数建立评估模型，当监测到出现异常拥堵事件时，即将信息推送至系统，显示拥堵地点、拥堵时间、拥堵距离等详情，可供工作人员掌握拥堵的具体情况后对外发布。具体技术方案如下：（1）可查看异常拥堵基本信息。可查看异常拥堵如下基本信息：拥堵开始时间、拥堵距离、拥堵道路名称。（2）可查看异常拥堵详细信息。可查看异常拥堵如下详细信息：拥堵起点、拥堵终点、车辆速度、拥堵距离、拥堵发生时间、拥堵方向、拥堵来源、拥堵指数（历史车速对比）、处理情况、相关部门。（3）可对异常拥堵原因进行反馈。点击处理选项，可在异常拥堵处理界面反馈处理情况：拥堵原因（交通事故、交通管制、占路施工、交通流量大、道路积水、道路结冰、道路损坏、车辆故障、存在障碍物、违法停车、其他突发事件、不存在拥堵）、是否派警、预计疏通时间、上传图片，通过工作人员采集录入。（4）可采集录入异常拥堵处理详情。采集录入拥堵原因、是否派警、预计疏通时间后可自动生成处理详情，也可进行人工修改、编辑，通过工作人员采集录入。（5）可对异常拥堵事件进行筛选。可对异常拥堵事件进行道路等级、道路名称、拥堵长度、拥堵时间进行筛选，通过工作人员采集录入。（6）异常拥堵事件的管理。发布后可在事件列表中生成事件记录，事件操作有修改、下线、分享、编辑等功能，系统发布平台数据推送至第三方发布平台。（7）异常拥堵事件的修改。在事件列表中点击修改选项，可以打开异常拥堵事件的修改界面，可以对时间、详情等信息进行修改，可再次点击发布，实现信息修改，信息系统平台数据推送至第三方发布平台。（8）异常拥堵事件的下线。在事件列表中点击下线选项，可以对正在生效中的异常拥堵事件进行下线操作，信息系统平台数据推送至第三方发布平台。

3 结论

针对路网交通运行态势，对交通运行参数进行了分析，确定了可用于研判交叉口、路段及路网的交通运行评价参数，能够对路网运行态势进行有效分析，识别出路网异常拥堵点、段，设计了异常拥堵预警及发布系统，系统研判结果能够通过系统进行预警推送，工作人员可以接收异常拥堵接收信息，并且反馈管制信息，实现对外发布，从而诱导出行者及时避让拥堵点、段，提高交通出行效率，减缓路网运行压力，缓解交通拥堵。

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