国内外交通拥堵评价指标计算方法研究

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国内外交通拥堵评价指标计算方法研究*
郑淑鉴,杨敬锋
(广州市公共交通数据管理中心,广东广州 510640
)摘要:阐述了基于路段速度、道路交通密度、交通量等的国外主流拥堵评价指标的计算方法,从拥堵里程比例、出行时间比及综合评价方法说明了国内拥堵评价指标的建立过程,同时对比分析了国内外各个指标的优缺点,提出了建立拥堵指标计算方法的优化建议,为国内城市建立更加全面、综合反映实时交通状态的评价指标提供参考并奠定理论基础。

关键词:城市交通;交通拥堵;评价指标;拥堵指数
中图分类号:U491.1 文献标志码:A 文章编号:1671-2668(2014)01-0057-04
*基金项目:国家8
63计划项目(2012AA112311) 随着城市经济的发展,
机动车保有量快速增长,而城市道路增长有限且缓慢,导致城市的日常交通出行严重受阻,交通拥堵频发,车辆运输效率显著下降,给人们的工作和生活造成巨大影响。

为便于交通主管部门分析道路交通拥堵状态与成因,全面把握交通运行状态特征,合理引导社会公众客观、正确地认知交通运行势态,有必要建立科学、客观的道路交通运行评价指标。

而随着科学技术的发展,以智能化的交通信息采集、
处理和分析为依托,以流量、密度(占有率)及速度等传统参数为基础,开展实时的道路交通运行评估已成为研究及应用热点。

该文重点阐述国内外各种主流交通拥堵评价指标的意义及计算方法,为国内指标的建立提供参考依据。

1 国外评价指标研究
国外对交通拥堵评价指标的计算主要基于路段速度、道路交通密度、交通量和出行时间等方面。

1.1 基于路段速度计算交通拥堵指标
INRIX Index是典型的基于路段速度计算拥堵性的指标,从2010年开始,欧洲大多数国家就开始使用INRIX Index指标。

该指标以路段的速度为核心进行计算,并每月统计发布一次。

计算步骤:
(1)计算统计间隔里各路段的INRIX Index指标值Aij。

数据上传的间隔为15min,故15min路段i的INRIX Index指标值Aij的计算公式为:
Aij
=(RSij
CSij
-1)×100%式中:RSij表示路段
i第j个间隔的参考速度,即自由流下的速度值;CSij表示路段i第j个间隔的计
算速度,即实际的运行速度。

(2)计算统计间隔里全市的INRIX 
Index指标值Bj。

以路段的长度为权重系数对各个路段的指标值Aij进行加权求平均,
Bj的计算公式为:Bj=
∑N
i=1

Aij
×Li)
∑N
i=1


式中:N表示全市的路段总数。

(3)计算全市的月度INRIX Index指标值II。

每月的数据仅统计该月工作日(周一至周五)的高峰时段(06:00—10:00、15:00—19:00)共8h的数据,月度指标值II由该月所有时段的Bj平均得到,
即II=
∑M
j=1


M式中:M表示该月的15min间隔总数。

1.2 基于道路交通密度计算交通拥堵指标
美国德克萨斯州交通研究院于1994提出道路拥堵指数(Roadway Congestion Index,RCI),用来衡量道路交通密度,描述拥堵强度和持续情况。

该指数定义为不同等级道路(
包括高速公路和主干路)每公里平均日交通量的加权平均值。

计算步骤:(1
)计算每日车英里数。

日车英里数DVMT由每年的车英里数计算得到,而每年的车英里数
AVMT由美国联邦公路局提供:
DVMT=
AVMT
365
75 公 路 与 汽 运
 总第160期 Highways &Automotive App
lications
其中,高速公路、主干道的日车英里数分别由市
区道路和乡村道路两部分组成:
DVMTfreeway=UDVMTfreeway+RDVMTfreeway
DVMTarterial=UDVMTarterial+RDVMTarterial
式中:UDVMT表示市区的日车英里数;RDVMT表示乡村的日车英里数。

(2
)计算每日车道英里数。

日车道英里数由日车英里数除以车道里程得到,
即PLMfreeway=
UDVMTfreewayULMfreeway+RDVMTfreeway
RLMfreeway
PLMarterial=
UDVMTarterialULMarterial+RDVMTarterial
RLMarterial
式中:PLM表示日车道英里数;ULM表示市区的车道里程;RLM表示乡村的车道里程;车道里程为车道数与线路长度的乘积。

(3)道路拥堵指数。

道路拥堵指数RCI用车
英里数与车道英里数的比值经加权后计算,
即:RCI=
DVMTfreeway×PLMfreeway+D
VMTarterial×PLMarterial14 000×DVMTfreeway+5 500×DVMTarterial如果RCI≥1.0,则说明交通处于拥堵状态。

1.3 基于交通量计算交通拥堵指标日本以拥堵度(Degree of Congestion,DC)来衡量交通的拥堵情况,定义为某路段实际交通量与一天24h或白天12h的评价基准量之比。

以白天12h为例,
拥堵度的计算公式为:DC=
ω×Q

式中:ω为权重系数,ω=1-α/100+α×β/100;α为大型车辆的混入率;β为大型车辆的标准车当量系数;Q为白天12h的交通总量;C为评价基准12h
交通量,基准交通量可由规划等级和设计通行能力、峰值率、同方向率求出。

拥堵度不同数值代表的意义见表1。

表1 拥堵度代表的道路网运行水平拥堵度DC
白天12h道路网运行水平
DC<1畅通
1≤DC<1.75
拥堵时段逐渐增加
DC≥1.75
慢性拥堵
拥堵度是反映白天12h交通状态的指标,而不能直接反映各时刻、各地点的交通状态。

因此,该指标一般应用于宏观评价。

1.4 交通拥堵指标其他计算方法
1.4.1 Tomtom Cong
est Index(CI)目前,CI已广泛应用于北美和欧洲的一些城市的交通管理。

该指标以出行时间比为核心,反映实际出行时间比自由流情况出行增加的时间比例,其计算公式为:
CI=Ta-Tf
Tf
×100%
式中:Ta表示实际的出行时间;Tf表示在自由流下的出行时间。

1.4.2 拥堵持续指标(LKDIF)
美国加利福尼亚州3
5座城市采用LKDIF作为评价周期性交通拥堵严重程度的指标。

计算步骤:(1
)判别拥堵路段。

用年平均日交通量与通行能力的比值(V/C或AADT/C)来判别,当V/C>1.0(LOS为F级)或AADT/C>9.0时,
定义该路段发生交通拥堵。

(2)计算区域LKDIF值。

以路段上发生交通拥堵的车道长度和持续时间来计算,公式如下:
LKDIF=
∑N
i=1


×ti

式中:Li为拥堵路段的车道长度;ti为路段拥堵的持续时间;N为区域内发生拥堵的路段数。

1.4.3 拥堵严重度指标(CSI
) 美国联邦公路管理局以C
SI作为量化拥堵的指标。

定义为每百万车公里出行总的车辆延误时间。

若只考虑高峰期间,并且该指标统计标准定义为千车公里出行时,CSI可由下式计算:
CSI=
Dpeak
Lpeak
式中:Dpeak表示高峰小时千辆车的出行总延误时间;Lpeak表示高峰小时千辆车出行的车公里数。

2 国内评价指标研究
目前,北京、上海、广州、深圳、武汉及杭州等地确定了交通运行评价指标,可以归纳为基于拥堵里程比例、出行时间比和综合评价等几种计算方法。

2.1 基于拥堵里程比例计算交通拥堵指标
北京于2011年4月28日发布《城市道路交通运行评价指标体系》,并于2011年8月1日正式实施。

该指标体系以车公里数为权重对各等级道路的拥堵里程比例进行加权,计算得到全市的道路网拥

5 公 路 与 汽 运 2
014年1月 
堵里程比例,然后按照一定的转换关系计算得到道路交通运行指数(也称道路交通拥堵指数),并用该指数来综合反映全市的道路网交通运行状况。

广州于2013年3月发布《城市道路交通运行评价指标体系(
征求意见稿)》。

与北京的指标类似,广州的指标体系也以车公里数为权重、以道路交通运行指数来反映道路网的交通运行状况,只是各等级道路处于同一拥堵等级的速度值不同。

下面以北京的道路交通运行指标体系为例,说明交通运行指数的计算方法:
(1)按照GB 
50220-1995划分的道路等级(快速路、主干路、次干路和支路),以不高于15min为统计间隔,计算道路网中各路段的平均行程速度。

(2
)分别统计各等级道路中处于严重拥堵运行等级的路段里程比例,其中路段交通运行等级的确定见表2。

表2 路段交通严重拥堵划分标准道路等级车速/(km·h-1)
快速路≤20主干道≤15次干路、支路
≤1
0(3
)计算各等级道路的车公里数VKT。

下面以快速路的车公里数计算为例说明(见图1),主干路、次干路和支路VKT值的计算以此类推。

图1 路段VKT值计算示例
设VSi表示统计时段内路段Si的当量小汽车交通量,LSi表示路段Si的长度,则统计时段内路段Si的V
KT值为VKTSi=VSi×LSi
在统计时段内快速路的VKT值为:
VKT快速路=∑N1
i=1
VKTSi
式中:N1表示快速路的路段数(
条)。

(4
)计算各等级道路VKT值占道路网总VKT值的百分比。

(5
)对各等级道路拥堵里程比例以VKT比例作为权重进行加权,计算确定道路网拥堵里程比例。

(6
)按照道路网拥堵里程比例与道路交通运行指数TPI的转换关系(见表3),计算道路交通运行指数,道路交通运行指数取值区间为[0,10],各个数值处于的运行水平见表4。

表3 道路网拥堵里程比例与TPI的推荐转换关系
表4 道路网交通运行水平划分
道路交通运行指数TPI
道路网运行水平
0≤TPI<2畅通2≤TPI<4基本畅通4≤TPI<6轻度拥堵6≤TPI<8中度拥堵8≤TPI≤10
严重拥堵
2.2 基于出行时间比计算交通拥堵指标
深圳于2012年开始发布城市交通运行指数。

该指数采用基于出行时间比的计算方法,其中,出行时间比是指路段或路网实际行程时间与期望行程时间的比例,
表征当前道路条件下相比自由流车速下多花费的时间。

在此基础上通过专家打分,建立行程时间比与交通运行指数的换算公式:
TPI=F(RT)
式中:RT为特定时段内的行程时间比;F()为专家打分确定的换算关系。

设在特定时段内,路网中一次出行平均花费的实际时间为T-
,在期望车速下的行程时间为T-
d,路网中共有n个路段,路段k的长度为lk、流量为qk,实际行程时间和期望行程时间分别为tk、tdk,实际速度与期望速度分别为vk、vdk,
则行程时间比为RT=
T-
T-


∑n
k=1

qk
×tk)
∑n
k=1
(qk×tdk)=∑n
k=1

qk
×lk/vk)
∑n
k=1

qk×lk/vdk)式中:vk以在特定时段内通过路段的全部或部分样本车辆在路段内的总行程距离除以总行驶时间计算
95
 2
014年第1期郑淑鉴,等:国内外交通拥堵评价指标计算方法研究
得到,即:vk=
∑m
j=1
lkj


j=1
tkj;vdk取若干个凌晨时段(
如1个月)路段上所有样本车辆的速度均值。

由于交通运行指数表征了当前路况下相比期望车速情形下多花费的时间,因此,指数的范围为[0,5
]。

各等级划分见表5。

表5 道路交通运行指数分级
2.3 基于综合评价方法计算交通拥堵指标
上海在2002年首次提出道路交通指数(RTI)。

该指标根据选取的道路饱和度和机动车运行速度指标,通过数学手段和逻辑分析建立指数模型,利用实际采集数据计算得到,
能直观地反映交通服务状况的优劣。

模型建立步骤如下:1)构造评价因子;2)用层次分析法请专家打分,给速度和饱和度指标予以权重;3)确定模型参数,并通过实际调查数据进行检验。

道路交通指数越大,表明交通运行质量越好、道路资源利用率越高、交通安全性越好。

理论上指数可以达到1 000点,此时交通综合服务状况最好。

根据相关报告,2001年上海中心城区道路交通指数为542点,
属于“较差”水平。

目前,武汉及杭州已经在相关的网站发布了城市交通运行指标,但具体的指标算法还有待进一步分析与研究。

3 各指标特点分析
上述各个拥堵评价指标虽然表达形式不一样,但都能以直观的数值大小来衡量交通拥堵的严重程度。

各个指标的特点如下:
(1)INRIX 
Index指标以各路段的期望速度与实际速度比例为基础,并以各路段的长度为权重计算全路网的指标。

(2)道路拥堵指数RCI以车英里数为数据基
础,需要统计各路段的车流量,但流量与交通状况不一一对应,同一流量条件下,交通状态可以是非常畅通,也可以是非常拥堵。

(3)拥堵度DC以12h实际的交通量与基准交
通量的比值为基础,类似于饱和度的概念,但其只能反映统计时间内的交通拥堵情况,无法反映各时刻、各地点的交通运行情况。

(4)CI指标反映了实际出行增加的时间,
易于理解和接受,
既能用于宏观分析,又能用于中、微观分析。

拥堵持续指标利用饱和度判别拥堵路段,再统计拥堵路段长度和持续时间,可用于宏观的统计分析,
但无法反映各个时刻的拥堵情况。

拥堵严重度指标从每辆车每千米出行的平均延误角度来反映拥堵的严重程度,涉及到流量及延误数据,而延误数据需通过车辆的速度计算。

(5
)道路交通运行指数(北京、广州)以车公里数为权重对拥堵里程比例进行加权计算得到,易于计算和理解,但计算拥堵里程比例时仅计入最拥堵等级的路段,忽略了其他等级路段的影响。

(6)交通运行指数(深圳)综合考虑了路网所有的道路,采用出行时间相对比值计算,计算虽然相对复杂,但对居民的出行有实际的指导意义。

(7)道路交通指数(上海)综合考虑了速度和饱和度,考虑因素较为全面,但计算过程较为复杂,不便于公众理解。

4 结论
随着城市交通的发展及智能技术的进步,城市交通管理者迫切需要实时了解实际的交通状况,而建立交通拥堵评价指标是首要的选择。

国内外重大城市都已经提出了相关的拥堵评价指标,借鉴国内外现有指标评价方法,交通拥堵评价指标体系的建立应考虑以下问题:
(1
)指标体系应从交通拥堵、稳定性、交通效率等多方面综合分析城市交通运行状态,以更全面地了解城市的实际交通状态。

(2
)由于各个城市的道路网情况及交通实际情况有所不同,
在采用同一种计算方法时,应根据城市自身的交通特性采用不同的权重方法,并通过实际交通数据对各权重参数进行校核。

(3
)指标体系不仅要利于交通管理部门日常的交通运行分析,还要易于市民理解,使市民可以在日常的交通出行中应用。

(4
)目前各个城市采用不同的评价标准,不利于城市间的交通对比分析,建议采用统一的分析评价体系,以利于各个城市的交通对比分析。

(5
)采用多种不同的图示法,以多方面展示交0
6 公 路 与 汽 运 2
014年1月 
城市十字路口立体交通方案研究*
周洋,杨浩,杨建,周星,闫冬,杜胜品
(武汉科技大学汽车与交通工程学院,湖北武汉 430081
)摘要:针对因城市特殊环境的制约导致一些实用的立交类型受到限制的问题,提出“兑”字形城市十字路口立交模型,通过减少车流危险点、完善交通功能来保障非机动车和行人的通行利益,弥补其他立交的部分不足;运用层次分析法,从互通性、通行能力、经济性和美观性方面与5种城市常见立交比较,综合分析得出“兑”字形立交适用于城市快速路、主干路之间相交的十字路口且存在较大流量的非机动车和行人的交通环境。

关键词:城市交通;“兑”字形立交;十字路口;立交设计;层次分析法
中图分类号:U491.2 文献标志码:A 文章编号:1671-2668(2014)01-0061-04
*基金项目:武汉科技大学大学生科技创新基金研究项目(
11ZRA127) 随着中国城市的飞速发展,
对城市交通的要求越来越高,
车流量较大的城市快速路和主干路的许多节点处都采用立交的形式。

如今常采用的立交有部分苜蓿叶形、定向式、菱形、环形、迂回式和一些组合型。

这些立交都有其独特的优势和使用条件,城市之中有大量实际运用的例子,但在立交运营中也逐渐暴露出一些不足。

如大多数立交只服务于机动车,给非机动车和行人带来极大的不便;环形立交通过简易的结构实现了互通,
却存在多段交织,对通行能力和行车安全不利。

该文提出“兑”字形立交形式,尽量减少车流危险点(包括分流点、合流点和冲突点),同时保障非机动车和行人的通行利益。

1 “
兑”字形立交的设计1.1 设计目标
(1)通过机非分离提高机动车行驶速度,人非分离使其行驶有序,表现城市交通文明形象。

(2)保证立交互通性良好且尽量减少危险点(主要消除所有冲突点),提高机动车通行能力,增强行驶安全性。

(3
)充分照顾非机动车和行人的通行利益,结合非机动车和行人特性分析,规划合理的设施结构。

(4)在城市用地紧缺的情况下设计满足当地现状的立交。

櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙
通的不同层面,如用曲线图、时钟图、雷达图显示指数随时间的变化情况,用时空图展示指数在时间和空间上的变化,
在地图上展示拥堵情况等,这些方法直观、简洁,很容易让交通管理者了解拥堵问题所在,也容易被大众接受。

参考文献:
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odology[EB/OL].http://scorecard.inrix.com/score-card,2013-09-10.
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城市道路交通运行评价指标体系(征求意见稿)[Z].广州:广州市质量技术监督局,2012.
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[8] 魏正明.
上海推出交通指数评价运行质量[J].上海环境科学,2002(9).
收稿日期:2013-09-15
16 公 路 与 汽 运
 总第160期 Highways &Automotive App
lications 。

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