城市道路交通流時變特征研究

朱敏慧

（常州市規(guī)劃設計院，江蘇 常州 213003）

城市道路交通流時變特征研究

朱敏慧

（常州市規(guī)劃設計院，江蘇 常州 213003）

城市人員出行的規(guī)律可以通過道路交通流的特征來反映。研究不同類型時間的交通流變化規(guī)律，并引入相似系數(shù)和波動系數(shù)來研究交通流特征。研究結果表明，不同類型時間的交通流表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，同類時間的交通流在時間軸上的變化趨勢具有顯著的相似性，而交通流參數(shù)絕對值則更多地呈現(xiàn)出顯著的波動性。

城市道路；交通流；相似系數(shù)；波動系數(shù)

0 引言

城市交通流變化特征是城市交通綜合狀況的表征和反映，是交通規(guī)劃研究必不可少的科學依據(jù)。因此，把握城市道路交通流特征有助于分析和了解城市交通運行特征，從而更好地服務于交通規(guī)劃、建設和管理工作。

1 不同時間類的交通流變化特征

1.1 工作日、周末和節(jié)假日的交通流變化特征[1]

為了研究交通流變化特征，采用多天取平均的方法，以濾掉隨機因素的干擾，并且將研究的時間分成三類，即工作日、周末和節(jié)假日。統(tǒng)計時段長度取為5 min。

研究的總時間長度為N天，其中工作日、周末和節(jié)假日分別為 Nweekday、Nweekday和 Nholiday天，Dweekend、Dweekend和Dholiday分別為工作日、周末和節(jié)假日的集合，qkdi和Okdi分別為路段k在第d天第i個時段（i=1，2，...，288）的交通量和占有率，則路段k在工作日、周末和節(jié)假日第i個時段的平均交通量和平均占有率和為：

式中：j為時間類，即工作日、周末和節(jié)假日。

從圖1～圖6中可以看出：

（1）工作日的交通量和占有率一般具有明顯的早晚高峰特征，周末的交通量和占有率的早晚高峰特征不如工作日明顯，并且早晚高峰的時間也異于工作日（早高峰出現(xiàn)時間晚于工作日，晚高峰出現(xiàn)時間早于工作日），節(jié)假日的交通量和占有率全天變化較為平緩，一般不具有明顯的早晚高峰。

（2）無論是在工作日還是周末，地面道路（主干路、次干路）的早晚高峰特征不如快速路的早晚高峰特征明顯。

（3）就交通量和占有率數(shù)值來講，按工作日、周末和節(jié)假日順序依次遞減。

1.2 一周中的交通流變化特征[1]

為了表述的方便，將相同特征的時間集合稱為類，如研究時間中所有的工作日集合，稱為工作日類，依此有周末類、節(jié)假日類，并且繼續(xù)細分將有星期一類、星期二類、星期三類、星期四類、星期五類、星期六類和星期日類。

為了書寫上的方便，用DMon、DTue、DWed、DThu、DFri、DSat和DSum分別表示星期一類、星期二類、星期三類、星期四類、星期五類、星期六類和星期日類，NMon、NTue、NWed、NThu、NFri、NSat和 NSum分別為星期一、星期二、星期三、星期四、星期五、星期六和星期日的天數(shù)。

路段k在星期一、星期二、星期三、星期四、星期五、星期六和星期日第i個時段的平均交通量和平均占有率和為：

式中：l為時間類，代表從星期一到星期日。

從圖7～圖12，可以看出：

圖1 快速路路段交通量的變化圖（單位：pcu/5min）

圖2 快速路路段占有率的變化圖（單位：%/5min）

圖3 主干路路段交通量的變化圖（單位：pcu/5min）

圖4 主干路路段占有率的變化圖（單位：%/5min）

圖5 次干路路段交通量的變化圖（單位：pcu/5min）

圖6 次干道路段占有率的變化圖（單位：%/5min）

圖7 快速路路段交通量變化圖（單位：pcu/5min）

圖8 快速路路段占有率變化圖（單位：%/5min）

圖9 主干路路段交通量變化圖（單位：pcu/5min）

圖10 主干路路段占有率變化圖（單位：%/5min）

圖11 次干路路段交通量變化圖（單位：pcu/5min）

圖12 次干路路段占有率變化圖（單位：%/5min）

（1）無論是快速路、主干路還是次干路，工作日中的星期一、星期二、星期三、星期四、星期五的交通量和占有率表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律；周末中的星期六和星期日的交通量和占有率表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。

（2）工作日（星期一至星期五）與周末（星期六至星期日）之間的交通量和占有率的變化規(guī)律具有差異性，這種差異性在快速路上要較地面道路（主干路、次干路）上表現(xiàn)得更加顯著。

2 交通流參數(shù)變化趨勢在時間軸上的相似情況

設某路段的數(shù)據(jù)（交通量或占有率）集F=[f1，f2，...，fN]，為列向量（288維），表示該路段第d天的數(shù)據(jù)。

定義相似系數(shù)S為任意兩天之間相關系數(shù)的平均值，即：

相似系數(shù)S是一個相對量，僅代表交通流狀態(tài)在時間軸上變化趨勢的相似性[2，3]。S值越大則表明相似性越大，當S＞0.92時，判斷具有顯著的相似性。

2.1 工作日、周末和節(jié)假日的交通流參數(shù)相似性從表1分析可以看出：

表1 不同等級道路交通量、占有率的相似系數(shù)一覽表（一）

（1）在工作日和周末，快速路、主干路的交通量在時間軸上的變化趨勢具有顯著的相似性，而節(jié)假日的相似性較低，主要是因為節(jié)假日的出行不如工作日、周末的規(guī)律性強；

（2）無論是在工作日、周末還是節(jié)假日，交通量在時間軸上的變化趨勢的相似性按快速路、主干路和次干路順序依次遞減，次干路在工作日、周末和節(jié)假日都沒有顯著的相似性；

（3）無論是工作日、周末還是節(jié)假日，占有率在時間軸上的變化趨勢都不具有顯著的相似性；

（4）無論是工作日、周末還是節(jié)假日，占有率在時間軸的變化趨勢的相似性不如交通量。

2.2 一周中的交通流參數(shù)相似性

將工作日和周末進行細分，研究一周中每天的交通流參數(shù)相似性（見表2），顯然有：

表2 不同等級道路交通量、占有率的相似系數(shù)一覽表（二）

（1）在一周的7 d中，快速路7 d、主干路4 d中的交通量在時間軸上的變化趨勢具有顯著的相似性，而次干路的交通量在7 d中都不具有顯著的相似性；

（2）在同一天中，交通量在時間軸上的變化趨勢的相似性按快速路、主干路和次干路依次遞減；

（3）在一周的7 d中，無論是快速路、主干路還是次干路，占有率都不具有顯著的相似性；

（4）在一周的7 d中，占有率在時間軸的變化趨勢的相似性不如交通量；

（5）將工作日和周末細分后，細分后的小類相似系數(shù)并不比對應大類的相似系數(shù)高。

3 交通流參數(shù)絕對值的波動情況

定義波動系數(shù)ε，用來判斷交通流參數(shù)絕對值的波動程度[2，3]。

令向量M=[E（f1）,E（f2），…，E（fd），…，E（fN）]，E（fd）為第d天的數(shù)據(jù)均值，定義波動系數(shù)ε為：

式中：D（M）為M的方差；E（M）為M的均值。

波動系數(shù)ε越小，表明交通流參數(shù)波動程度越小。當ε＜0.05時，則認為交通流參數(shù)絕對數(shù)值沒有顯著的波動。

3.1 工作日、周末和節(jié)假日的交通流參數(shù)波動

從表3分析可以看出：

表3 不同等級道路交通量、占有率的波動系數(shù)一覽表（三）

（1）無論是在工作日、周末還是節(jié)假日，快速路、主干路和次干路的交通量、占有率都有顯著的波動；

（2）與節(jié)假日相比較，工作日、周末交通量和占有率的波動程度要較低，主要是因為節(jié)假日的出行不如工作日、周末的規(guī)律性強；

（3）無論是工作日、周末還是節(jié)假日，占有率波動程度要比交通量更加顯著。

3.2 一周中的交通流參數(shù)相似性

將工作日和周末進行細分，研究一周中每天的交通流參數(shù)波動情況(見表4)，顯然有：

表4 不同等級道路交通量、占有率的波動系數(shù)一覽表（四）

（1）在一周的7 d中，無論是快速路、主干路還是次干路，交通量和占有率都呈現(xiàn)出顯著的波動性；

（2）將工作日和周末細分后，細分后的小類波動程度并不比對應大類的波動程度小；

（3）在工作日的某一天，交通量的波動程度快速路要比主干路、次干路顯著，而周末則恰恰相反；

（4）在一周的7 d中，除次干路在周末外，占有率波動程度要比交通量更加顯著；

（5）在一周的7 d中，無論是快速路還是主干路、次干路，周五的波動情況最為顯著。

4 結論

通過對快速路、主干路和次干路的交通流參數(shù)（交通量和占有率）數(shù)據(jù)分析，可以得到以下主要結論。

4.1 交通流時變規(guī)律

（1）工作日、周末的交通量和占有率變化都具有早晚高峰特征，而節(jié)假日一般不具有明顯的早晚高峰。

（2）工作日中的星期一、星期二、星期三、星期四、星期五的交通量和占有率表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律；周末中的星期六和星期日的交通量和占有率表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律。

4.2 交通流參數(shù)變化趨勢在時間軸上的相似情況

（1）在工作日和周末，快速路、主干路的交通量在時間軸上的變化趨勢具有顯著的相似性，并且，交通量在時間軸上的變化趨勢的相似性按快速路、主干路和次干路順序依次遞減；

（2）無論是工作日、周末還是節(jié)假日，占有率在時間軸上的變化趨勢都不具有顯著的相似性；

（3）將工作日和周末細分后，細分后的小類相似程度并不比對應大類的相似程度高。

4.3 交通流參數(shù)絕對值的波動情況

（1）無論是在工作日、周末還是節(jié)假日，快速路、主干路和次干路的交通量、占有率都呈現(xiàn)顯著的波動，占有率波動程度要比交通量更加顯著，并且，節(jié)假日的波動程度要高于工作日和周末；

（2）將工作日和周末進行細分后，細分后的小類波動程度并不比對應大類的波動程度小；

（3）在一周的7 d中，無論是快速路還是主干路、次干路，周五的波動情況最為顯著。

[1]胡小文.基于探測車數(shù)據(jù)和定點檢測器數(shù)據(jù)的路段行程時間估計[D].上海：同濟大學，2008.

[2]關積珍.城市道路交通流的宏觀特性及規(guī)律分析[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2005，（5（1）：47-52.

[3]歐曉凌，裘剛，張毅，等.城市交通流信息相似性分析與研究[J].中南公路工程，2003，28（2）：4-7.

濟泰高速10月開工打造靜音公路

日前，濟南至泰安高速公路工程進行第二次環(huán)評公示。濟泰高速公路預計在2020年3月底建成通車，在這條高速公路通車后，駛上這條路的眾多車輛勢必會帶來噪聲污染，為此，上述環(huán)評公示中給出了一系列防治噪聲污染的措施，其中包括“禁止車輛鳴笛”、“采用低噪音路面”等。

長期以來，濟泰高速公路的具體路線是市民關注的焦點。濟泰高速公路工程起于濟南市繞城高速公路與二環(huán)東路南延交叉處，與繞城高速設置互通連接，后向南方向展線，沿澇坡村、豆腐泉、省公安廳綜合訓練基地東側、金象山風景區(qū)東側、柳埠鎮(zhèn)、山口鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)西側布線，向南依次上跨環(huán)山路東延、國道G341、萊泰高速、辛泰鐵路，穿過邱家店鎮(zhèn)規(guī)劃工業(yè)園區(qū)后，路線向東南從邱家店鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)東側展線通過，跨越汶河，在徂徠鎮(zhèn)東北部銜接泰新高速公路。濟泰高速公路工程計劃在今年10月開工，預計將在2020年3月底建成通車。

此外，環(huán)評公示還給出了一系列防治噪聲污染的措施，包括采用低噪音路面;對沿線距離住宅、辦公等敏感建筑較近、噪聲預測超標、受影響的人群數(shù)量較多的路段設置聲屏障和隔聲門窗;嚴格禁止重型車輛、拖拉機等通行，禁止車輛鳴笛，限制車速;嚴格控制在緊鄰道路位置興建住宅、醫(yī)院、學校等噪聲敏感建筑，鄰道路一側應順路的方向布置商店、健身房、停車庫等非噪聲敏感建筑，建筑物合理安排房間的使用功能，對緊靠公路的房間宜設計隔聲窗。

U491.1+12

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1009-7716（2016）05-0193-06

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.05.056

2016-02-18

朱敏慧（1972-），女，江蘇常州人，高級工程師，從事道路交通規(guī)劃與設計工作。