基于交通调查数据的普通国省道路网车型占比计算方法探究

赵 岩，杨 东，郭建华

(东南大学 智能运输系统研究中心，江苏 南京 210018)

0 引言

普通国省道路网是我国交通基础设施的重要组成部分，在满足客货运输需求、促进地方经济社会发展等方面发挥着重要的作用。普通国省道路网客货运输车辆安全、高效的运行，离不开公路管理部门全路网覆盖、动态感知、互联互通的监测体系。而车型占比是路网运行监测的主要内容之一，也是评价路网交通组成的关键指标。同时，掌握普通国省道路网各类车型的占比信息，可用来分析路网运行状态外，还可用来判断路网客货运输发展变化，探究路网产生的经济社会效益[1]，对通过公路管理的针对性和效率具有重要意义。因此，有必要对普通国省道路网各类车型占比的计算展开研究。

车型占比是指道路交通量中各种车辆的比例[2]。从定义可知，车型占比的计算必须依托交通量数据，而交通量具有时空分布特性，故不同时空情形下的车型占比代表着不同状态的交通组成。在时间特性方面，多数研究是根据年平均日交通量(Annual Average Daily Traffic，AADT)来计算各种车型的比例，而王鑫等[3]通过小时交通量来求解车型占比。在空间特性方面，车型占比计算可分为路段、路线、路网3个级别。路段级别中：付鑫等[4]根据高速公路收费站采集的交通量数据，反推车辆行驶路径与车辆行驶各路段的时间，通过集成每个路段分车型的交通量，计算路段的车型占比；卢川等[5]根据路段交通检测设备采集分车型交通量数据，按照比重法求解各路段上车型的比例。路线级别中，康荣玲等[6]和贾可乐等[7]是通过对路段交通量与路段长度进行加权平均来测算路线分车型交通量，然后按照比重法计算国省干线通行车型的构成比例。路网级别中，王鑫等[3]主要针对高速公路网展开研究，通过对高速公路网各路段的交通量进行求和平均处理，得到路网分车型交通量，并计算路网的车型占比。

根据研究现状可知，时间维度下车型占比计算以年平均日交通量为基础的研究居多，空间维度下车型占比计算的研究在路段和线路级别上较为成熟，但路网级别的研究关注较少，特别是普通国省道路网的车型占比研究。因此，本文针对公路网车型占比计算问题，选择普通国省道路网为研究对象，考虑路段、路线、路网之间的关系[8]，基于交通调查数据，提出一种计算公路网车型占比的二次加权平均法，即首先根据实时交通调查数据计算路段分车型年平均日交通量，然后以路段长度为权值，一次加权计算路线分车型年平均日交通量，最后以路线长度为权值，二次加权计算公路网分车型年平均日交通量，并计算得到公路网车型占比。

1 计算方法

本文通过总结分析国内外关于公路交通车型占比的研究，重点关注公路网车型占比的计算。为此，首先确定车辆的类型，即汽车车型。根据国家相关规范[9]，选择7种车型作为占比计算的目标车型，包括中小客车、大客车、小货车、中货车、大货车、特大货车、集装箱车[7]。其次，考虑到公路网AADT是评价路网运行状态的重要指标，本文选择计算公路网AADT的车型占比。然后，本文使用二次加权平均法计算公路网AADT车型占比，即以路段交通调查数据为基础，先针对路段AADT，以路段长度为权值加权平均计算路线AADT，后对路线AADT，以路线长度为权值加权平均计算公路网AADT，从而计算公路网AADT各种车辆流量占比。基于交通调查数据的普通国省道路网车型占比计算方法的流程如图1所示。

图1 路网车型占比计算总体流程

由图1可知，公路网车型占比计算方法主要包括4个步骤。

(1)步骤1：计算路段分车型交通量。

针对路网中的每一个路段，在通过公路交通情况调查系统获取路段实时5 min交通调查数据的基础上，计算路段的中小客车、大客车、小货车、中货车、大货车、特大货车、集装箱车7种车型的AADT，计算方法如式(1)所示：

(1)

式中：Q路段lk是第l条路段上第k种车型的AADT，单位为辆/日；N是当前路段中5 min交通数据的样本量，对于365天而言，则有12×24×365=105 120条数据；D是当前路段中交通数据的天数，一般每年按365天计算；qlki是第l条路段上第k种车型一年中第i个5 min的实时交通量，可通过公路交通情况调查系统直接获得。

(2)步骤2：计算路线分车型交通量。

针对路网中的每一条路线，在利用式(1)计算得到路段分车型AADT基础上，按照路段长度进行加权平均，得到路线中7种车型的AADT，计算方法如式(2)所示：

(2)

(3)步骤3：计算路网分车型交通量。

针对整个公路网，在利用式(2)计算得到路线分车型AADT基础上，按照路线长度进行加权平均，得到路网中7种车型的AADT，计算方法如式(3)所示：

(3)

(4)步骤4：计算路网车型占比。

针对步骤3得到的公路网7种车型AADT，计算各车型在AADT中的占比，即首先求和得到公路网的全车型AADT，然后将7种分车型AADT分别除以公路网全车型AADT，得到公路网中7种车型的占比，计算方法如式(4)所示：

(4)

2 实例分析

2.1 示例路网选择

本文选择徐州市普通国省道中由G235盆景小镇、G235冲口、S424唐店3个路段构成的路网作为示例路网。其中，G235盆景小镇和G235冲口两个路段在一条线路G235上，S424唐店在和G235相交的S424上，3个路段的里程分别为7.217 km，23.932 km和20 km。3个路段上均建有连续式交通调查站，可全天候、自动化、实时地采集路段上各类车辆的交通量数据，实时采集间隔为5 min，并可将采集的交通量数据上传到公路交通情况调查系统。公路交通情况调查系统中采集的交通量有中小客车交通量、大客车交通量、小货车交通量、中货车交通量、大货车交通量、特大货车交通量、集装箱车交通量，覆盖了本文选择的7种车型。

2.2 路段交通量计算

读取公路交通情况调查系统数据库，分别获取G235盆景小镇、G235冲口、S424唐店3个路段7种车型在2021年内全部5 min间隔的交通量数据，然后基于路段实时交通调查数据，按照式(1)计算3个路段的中小客车、大客车、小货车、中货车、大货车、特大货车、集装箱车7种车型的年平均日交通量。以中小客车车型为例，计算3个路段该车型的年平均日交通量，其他车型计算过程相同，最后计算结果如表1所示。

G235盆景小镇路段中小客车交通量=

G235冲口路段中小客车交通量=

S424唐店路段中小客车交通量=

表1 路段上7种车型的年平均日交通量 单位：辆/日

2.3 路线交通量计算

基于表1所示的路段分车型年平均日交通量计算结果，按照式(2)计算G235，S424路线分车型的年平均日交通量。以中小客车车型为例，计算G235，S424路线上该车型年平均日交通量，其他车型计算过程相同。

G235路线中小客车交通量=

8 296(辆/日)

2.4 路网交通量计算

基于G235，S424路线分车型的年平均日交通量计算结果，按照式(3)计算示例路网中分车型的年平均日交通量。以中小客车车型为例，计算示例路网该车型年平均日交通量，其他车型计算过程相同。

示例路网中小客车交通量=

2.5 路网车型占比计算

基于示例路网分车型年平均日交通量计算结果，按照式(4)分别计算示例路网中7种车型的占比。以中小客车车型为例，计算示例路网中该车型的占比，其他车型计算过程相同。

示例路网中小客车车型占比=

2.6 最终结果

根据上述计算过程，得到7种车型的路线交通量、示例路网交通量及车型占比结果如表2所示。由表2可知，示例路网中小客车车型占比最大，其次是特大货车，集装箱车车型占比最小，该信息为制订有效的公路网管理措施提供了数据支撑和依据。

表2 示例路网中7种车型的年平均日交通量与占比

3 结语

本文基于公路通行车辆类型占比现状分析，重点关注公路网车型占比计算，并基于交通调查数据中的路段分车型年平均日交通量，给出了一种二次加权平均法来计算公路网分车型的年平均日交通量，并计算公路网各车型占比。通过示例路网展示了该方法的计算步骤，表明该方法在普通国省道路网通行车辆类型占比计算上具有实用性。