基于货运大数据的朱家桥港区道路集疏运优化研究

陈钦，何杰，于世军

（1.苏邑设计集团有限公司，江苏 南京 210012；2.东南大学交通学院，江苏 南京 210018；3.扬州大学建筑科学与工程学院，江苏 扬州 225009）

0 引言

近年来，港口在综合交通立体网中的作用日益突出，港口行业已步入由高速增长向高质量发展转变的关键时期。

港口集疏运是将公、铁、水、空和管道等运输方式与港口无缝连接，实现货物快速集散的系统，其中集疏运道路是港口发展的重要基础设施。我国港口集装箱集疏运中，公路占比超过80%[1]。疏港道路因集卡占比高、替代通道少、高峰集中等问题，交通拥堵时有发生。在港产城融合发展的背景下，研究港口道路集疏运具有重要意义。

国内外关于港口道路集疏运的研究成果丰富，包含海港城市互动关系研究、集疏运系统构建与优化、路网结构与组织优化等[2]，但港城关系演变对港口道路集疏运的影响、港口货运大数据分析等方面的研究相对较少。在港城融合的背景下，本文基于港城关系的研究与货运大数据的分析，以芜湖港朱家桥港区为例，提出港口道路集疏运优化思路。

1 芜湖港发展概况

芜湖港是国家一类开放口岸、长江沿岸十大亿吨级天然良港之一，拥有近200 km 长江岸线、729 km 航道里程。芜湖港现有生产性泊位105个，其中万吨级泊位12 个[3]。2021 年，港口吞吐量1.35 亿t，完成集装箱吞吐量115 万TEU，港口吞吐量居安徽省首位。

朱家桥港区是芜湖港的核心港区，是安徽省最主要的集装箱中转港区。港区拥有码头泊位25个，港区主要依托长江北路、港一路、武夷山路和齐落山路等疏港通道衔接芜合高速、芜马高速和G205 国道，见图1。

图1 朱家桥港区现状总平面图与疏港通道Fig.1 General plan and port channel of Zhujiaqiao Port Area

2 港城关系演变与面临的挑战

2.1 港城关系演变一般历程

自2009 年交通运输部提出老港区改造以来，众多港口城市将中心区域的老码头转型升级[4]，港口城市开始孕育生长。受经济一体化驱动力、技术进步推动力、政策导向力、城市内部扩散力[5]4 种要素驱动，港城空间关系演变历经“港城分离”、“依港兴城”、“港城融合”3 个阶段[6]，各阶段特征见表1。港城关系发展到后期，二者空间上已没有明显的界限，港口演变成为城市内部的一个单元[7]。

表1 港口与城市关系发展阶段特征Table 1 Characteristics of development stages of relationship between port and city

2.2 朱家桥港区与城市关系的演变

进入21 世纪以来，朱家桥港区规模不断扩大、岸线资源不断延展。随着港口地区土地开发和主城区向北拓展，港城空间距离逐步拉近，疏港交通与城市交通形成叠加效应，港区的疏港道路交通量逐年快速增长，见表2。

表2 朱家桥港区不同发展阶段主要指标分析Table 2 Analysis of main indicators of Zhujiaqiao Port Area at different development stages

2.3 朱家桥港区发展面临的挑战

1）多式联运发展缓慢，公路集疏运依赖性强

朱家桥港区以传统运输作业为主，水水中转占54.5%、公水中转占44.5%、铁水中转仅占1%，与发达港口对比，多式联运发展缓慢。现有铁路专用线有效长度不足、作业效率较低，难以满足水铁联运的需要。

2）道路集疏运量快速增长，公路运输压力大

朱家桥港区三期即将投入使用，未来港区吞吐量将成倍增长。通过回归分析法、弹性系数法等方法进行预测，2030 年集装箱吞吐量206 万TEU[2]，集卡交通量2 878 veh/d，公路集疏运量增长给城市道路带来巨大的交通压力。

3）道路集疏运需求外溢，港城交通矛盾凸显

集疏运道路是码头与腹地相互连接的载体，是枢纽顺畅运作的关键。随着吞吐量的增长，高峰期排队候关货车较多，大量货车在长江路、港一路违停。港一路是港区联系高速公路的主要通道，长江路是城市主干路。常态化交通拥堵也带来安全、噪音、污染等一系列问题。

4）港城一体化发展，客货运输组织更加复杂

朱家桥港区本就位于芜湖老城区边缘，随着主城北拓、自贸区生长发育，港口集疏运与城市交通的矛盾开始凸显。疏港通道港湾路、武夷山路东西向贯穿自贸区北区，长江路纳入快速路系统，疏港道路的功能趋于多元化。如何协调港口道路集疏运与城市交通的关系、客运交通与货运交通的关系、港口运输与土地利用的关系，成为港口发展迫切需要解决的问题。

3 港口货运车辆大数据分析

3.1 货运大数据处理模型

1）数据准备与处理目标

提取途径安徽省的货车轨迹数据[8]。初始源数据包含的字段有时间、轨迹点经纬度等。

首先提取货车行驶途中的停留点与OD 点（出行的起点和目的地）；其次提取货车轨迹及运动方向；最后将道路网与轨迹点进行匹配，获取货车经过的路径，从而获得货运走廊以及道路双向交通量，见图2。

图2 行驶方向与停留点示意图Fig.2 Schematic diagram of driving direction and stop point

2）货车轨迹点距离与方向的处理

采用反正切函数arctan2法，已知车辆轨迹两点的经纬度，根据前一个经纬度坐标，求解后一个经纬度坐标的方向，抓取车辆的行驶方向。

3）货车轨迹点集中停留点的提取

采用DBSCAN 密度聚类算法提取大货车集中的停留点。

输入：样本集D=（x1，x2，...，xm），邻域参数（eps，MinPts）

输出：簇划分C={C1，C2，...，Ck}

其中，邻域参数eps 为半径，MinPts 为密度阈值。

若样本xi的eps 邻域内至少包含MinPts 个样本，即|Neps（xi）|≥MinPts，则称样本点xi为核心点，并加入核心点集合。根据给定的邻域参数eps、MinPts 确定所有的核心点，进行空间密度聚类，见图3。

图3 停留点判断示意图Fig.3 Schematic diagram of stop point judgment

4）货车轨迹点与道路的匹配

建立道路缓冲区，将轨迹点与道路缓冲区进行空间连接匹配，见图4，获取缓冲区里是否包含轨迹点，筛选道路。

图4 轨迹点与道路匹配Fig.4 Track points matching with roads

3.2 货运大数据分析

提取安徽省2021年5月货车轨迹共81.6万条，分析得到朱家桥港区货车时空分布关键指标[5]。

1）腹地运输方向OD 分析

芜湖市各区县前往港区的货车占44.4%，市外前往港区的货车占55.6%，主要为合肥、马鞍山、含山、舒城、宣城。结合运输腹地与港口之间交通运输条件来判断，未来港区集疏运仍然会以公路为主。

2）近港集疏运通道分析

港口区域集疏运主要有芜合高速、G205 国道、凤鸣湖路、长江北路4 条通道；近港集疏运主要由港一路、长江北路、齐落山路承担。见图1。

3）出行时间特征

货车进出港口分布在8：00—20：00，高峰集中在上午10：00 和下午16：00，与港口实际通关时间基本一致，模型运行效果良好。

4 港口道路集疏运优化提升策略

基于货运大数据分析，朱家桥港区疏港货车约1 000 veh/d，预测未来将达到2 878 veh/d。在城市交通量和疏港货运量“双增长”的叠加作用下，客货交通组织的矛盾将更加突出。按照“客货分离、外联内畅”的总体思路，提出港口道路集疏运优化的对策思路。

1）构网：完善道路集疏运网络，构建高等级疏港环线

①港一路拓宽改造为双向六车道，打造高速公路疏港连接线，见图5。

图5 高快速疏港环线Fig.5 High-speed port ring roads

②施划货车禁行区，构建自贸区保护环和港口高等级疏港环线。

③远期新芜合高速公路采用高架形式，利用高速公路下部空间设置泰山路货运专用通道。

④远期实施G205 快速化改造，采用主辅路形式，分离过境交通与地方交通。

2）强轴：打造沿江立体交通走廊，优化内外交通组织

如图5 所示，长江路介于朱家桥港区与自贸区之间，纵贯芜湖中心城区，纳入芜湖市快速路系统，如何在满足城市交通的基础上，又能高效发挥疏港功能，是亟待解决的问题。

①专用接入式

新芜合高速公路疏港连接线直接接入港区，北起泰山路互通出入口，南接疏港大道，长约4.6 km，采用高架形式。

②平面分离式

结合朱家桥港区单侧服务的特点，建设路侧式疏港专用通道，长江路西半幅路作为疏港货运专用通道，东半幅路作为城市客运通道，实现港区货运交通与城市客运交通分离。

③立体分离式

长江路高架北起泰山路、南至港一路，长约7.4 km。高架桥下设置货运专用通道。通过立体空间分离过境交通、平面空间分离客货交通。

3）增效：优化关键转换节点，提高港口的集疏运效率

①新增芜合高速/长江路互通，强化长江路与芜合高速的快速衔接，见图6；优化芜合高速/G205 国道互通方案，引导货车转换至泰山路货运专用通道通行。

图6 北侧高速公路出入口优化示意图Fig.6 Schematic diagram of optimization of entrance and exit of northern expressway

②新建连接匝道，见图7，打造港一路—万春路快速通道，东向疏港交通无须绕行至北侧节点转换。

图7 南侧港一路接万春路匝道布置示意图Fig.7 Schematic diagram of layout of ramp of Gangyi Road to Wanchun Road on southern side

4）提质：疏港主通道提档升级，统筹布置货车停车场

①武夷山路不对称断面设计

直通口岸的武夷山路按40 m 红线实施拓宽改造，考虑武夷山路北侧停车场交通组织、进关车辆排队等待以及口岸道闸数量等因素，将武夷山路设置为不对称断面。利用7 m 中央绿化带打造景观轴，提升口岸主通道的景观和门户形象，远期预留拓宽八车道的空间。

②增设货车专用停车场

结合武夷山路拓宽改造，同步建设绿色生态的货车专用停车场，减少候关货车溢出对城市道路的影响。

5 结语

港口城市是港口与城市的有机结合，除了具备一般城市交通的共性外，还有自身特定的内涵和规律。港城融合是港口发展面临的共性课题，特别是集疏运以公路为主的港口，协调土地利用的关系，构建有利于港城互动的高效集疏运道路网络，对于提升港口运行效率、协调港城交通关系具有重要意义。本文基于不同发展阶段港口演变规律的分析，采用大数据分析研究车辆的时空分布规律，科学制定港口道路集疏运优化提升策略的方法，具有很强的通用性和显著的实践价值。