基于湖北省高速公路流量的路况分析

谢辉、巴可伟、韩雄俊

（湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北 武汉 430000）

0 引言

高速公路是一项长期投资的基础设施建设项目。无论在建设期还是运营期都是推动经济发展的强劲“引擎”。在高速公路建设期间，可以增加税收，促进当地经济繁荣，工程竣工后，随着车流增加，可以促进产业迅速繁荣，提升城市品位，促进城市化水平发展，吸引大量资金涌入。湖北省高速公路经过30 多年的建设发展，基本建成“七纵五横三环”高速公路网。截至2020 年，湖北省高速公路里程已达到7229 公里，较2010 年增长96.7%，同时高速公路交通流量由2010 年的0.8 亿增长到2019 年的3 亿。接下来湖北省的高速公路发展将由高速发展转向高质量发展，将解决高速公路高峰时段拥堵、省级间及大中城市间的快速客货运输等作为高速公路发展研究的方向，高速公路流量的研究将成为重点研究方向之一。交通流量、饱和度、车型分布等信息能够为高速公路规划提供重要的信息支撑，目前，高速公路交通量调查工作的体系建设已日趋完善，能够比较准确的反应高速公路路网的交通运行特征。

1 高速公路流量研究理论概述

高速公路流量分布的研究主要涉及高速公路运行数据、高速公路矢量数据、收费站和枢纽互通数据三方面的数据，建立交通流量与高速线位的关系，实现交通流量的地图可视化。

1.1 高速公路运行数据

高速公路运行数据主要是高速公路断面流量数据和收费站OD 数据。以2019 年客车信息为例：主要包括断面编号、断面名称、合计流量、车型流量信息，其中断面编号据有唯一性，断面名称多为收费站点和枢纽互通，车型流量包括上行流量、下行流量，如表1 所示。

表1 2019 年客车流量表

各路段标准车当量数Q 计算表达式如式（1）所示：

1.2 高速公路年报数据

高速公路年报数据指的是历年高速公路的矢量数据，存在高速公路编号、上行、下行、起点桩号、终点桩号等信息。

1.3 收费站、枢纽互通数据

根据高速公路网交通量调查观测站点布局规划要求的规定，枢纽互通立交间必须布设至少一处一类调查站，省级行政区划边界处必须布设一处一类调查站。收费站、枢纽互通数据可作为单一路段断面流量检测起点终点。收费站、枢纽属性信息要求如表2 所示。

表2 收费站、枢纽互通信息表

1.4 线性参考和动态分段技术应用

线性参考是使用沿测量的线状要素的相对为宗旨存储地理位置的方法。距离测量值用于定位沿线的事件，如图1 所示。

图1 沿线距离

动态分段是使用线性参考测量系统计算时间表中存储和管理时间的地图位置及地图上显示它们的过程。源于每次更改属性值无需分割（也就是分段）线要素的理念。

线性参考主要用于收费站、枢纽互通的线上定位。由于高速公路年报数据按照车道数、设计时速、路面性质等多种属性信息进行分段，导致高速公路线性数据呈现出多小段的问题，导致高速公路运行数据无法快速地落到地图上。所以需要使用线性参考和动态分段技术解决高速公路沿收费、枢纽分段的问题。步骤如下：

1.5 高速公路饱和度、区域交通流量计算

高速公路饱和度是研究和分析道路服务水平的重要指标，饱和度的计算主要考虑两点：一是交通量，二是最大通行能力。交通量从交通运行数据获取，最大通行能力通过路段的车道数、设计时速、调整系数计算获得。

单车道通行能力如表3 所示。

表3 不同设计时速的单车道通行能力

断面最大通行能力(pcu/天)如式（2）：

式（2）中：C为单车道基本通行能力；N 为车道数；0.892512 为设计小时系数；0.12 为高峰系数。

路段饱和度计算：

式（3）中：V 为路段交通量；C 为路段最大通行能力。

此次研究过程中将道路拥挤程度、服务水平分为如下五级：

一级服务水平：道路交通顺畅，服务水平好，V/C小于0.35；

二级服务水平：道路偶尔有拥堵，服务水平较高，V/C 介 于0.35～0.55 之 间；

三级服务水平：道路稍微有拥堵，服务水平一般，V/C 介 于0.55～0.75 之 间；

四级服务水平：道路拥堵，服务水平较差，V/C 介于0.75～0.9 之间；

五级服务水平：道路出现严重拥堵，服务水平极差，V/C 大于0.9。

2 基于湖北省高速交通流量的相关测算

2.1 湖北省高速公路流量情况

自2009 年～2019 年，新增高速公路里程3156km，增长约96.1%。高速公路交通流量由6008 万车次到3.07 亿车次，增长约为511%，如图2 所示。

图2 2009 年～2019 年高速公路交通流量变化图

2.2 湖北省主要市州交通排名

2006 年～2019 年，湖北省交通量前五市州如表4所示。2009 年以前高速公路分区在武汉市区域和黄石-武汉-襄阳-十堰方向、武汉-荆州-恩施方向，受此影响，交通流量主要集中在武汉、宜昌、襄阳地区。随着高速公路网络的加密，截至2019 年黄冈、荆州、咸宁的交通量已超过襄阳，黄冈、荆州地区的交通出行需求得到了巨大的释放。

表4 2006 年-2019 年交通流量前五名地市

2.3 湖北省高速公路饱和度测算

高速公路饱和度较高的路段主要分布在武汉城市群内，主要集中在武汉-仙桃-荆州方向、武汉到鄂州方向、武汉-黄冈方向，以红庙枢纽-蔡甸和刘店-桃园枢纽为甚，饱和度分别达到了0.93 和0.75。其次荆州城区以东和以北地区（见图3）。

图3 2019 年高速公路交通饱和度

2.4 市域交通流分析测算

市域交通流量，反映了各个城市之间高速公路联系强度。受区域、经济影响，各州市高速交通流量主要来自相邻或者经济较发达的州市。以中部地州荆门市为例，其流入市州主要为荆州、宜昌、襄阳、武汉为主，其中荆州占比约27%，宜昌市占约24%，襄阳占比约15%，经济最发达的武汉占比约10%，其流出市州以荆州、襄阳、武汉、宜昌为主，其中荆州占比约27%，与流出量基本持平，襄阳占比约20%，武汉占比约20%。荆门到武汉的高速流量出现了反差，流出量远大于流入量（见图4）。

图4 2019 年荆门市市域交通流量图

3 湖北省高速交通流量特征分析与布局建议

其一，受地理环境的影响，湖北省各市州经济和人口发展出现了巨大的分化，导致高速公路交通量也出现了巨大的分化。

人口分布相对聚集，武汉市、黄冈市、荆州市、襄阳市总人口数达到48%。经济发展高度集中，武汉市、襄阳市、宜昌市经济总量占湖北省的58.9%。经济和人口均呈现出东多西少、平原大山区小的特点。西部为大山区，人口密度较小，交通流量明显偏低，北部与东南部为丘陵，交通流量也比较低，鄂中鄂南为平原，以武汉为首，交通流量集中。鄂东、鄂中地区人口主要集中在大中城市，交通流量增长速度较高。高速公路出行需求也高度集中在鄂中、鄂东地区。其中，武汉市最高为17821 万标准车/年，其次为黄冈6768万标准车/年、宜昌5879 万标准车/年、咸宁5583 万标准车/年，几乎占据湖北省高速公路总流量的一半。

另外，湖北省形成了武汉-襄阳-宜昌三地交通大动脉，为武汉、襄阳、宜昌三地为核心城市的三大城市群的交通发展打下了坚实的基础。需要注意的是，宜昌作为宜荆荆恩城市群的核心，地处山区和平原的交界区域，目前交通流量偏少，后期可能迎来一波爆发。建议增强西部、北部与东南部高速公路的连通性，使流量偏低地区有路可走，提高鄂中鄂南高速公路密度，新建高速公路分流，使人民出行多一条选择。

其二，湖北省境内高速公路车道数，除武汉市内、武汉南部至咸宁方向，绝大多数为四车道，其最大通行能力基本一致，其饱和度情况主要取决于路段的高速流量，流量大的地区，饱和度一般偏高。

从高速饱和度情况来看，自2018 年G0422 高速公路全线通车后，极大程度地分担了武汉南-咸安的交通流量，使武汉-咸宁方向的高速公路饱和度得到了很大的降低。从2019 年高速公路饱和度情况来看，饱和度较高的路段均集中在武汉的东、西、北三面出市通道上，而且这些区域的高速公路密度已经达到一定水平，建议十四五期间的高速公路建设着重于这些路段的改扩建，以达到疏通交通的目的。

4 结语

通过对高速公路流量、饱和度的研究，掌握高速公路路网的运行特征、服务水平、发展规律，为湖北省高速公路的优化布局重要的提供数据支撑，为各运输方式的统筹融合奠定基础，进一步促进湖北省交通运输行业科学化发展。