新疆災(zāi)害天氣下高速公路交通數(shù)據(jù)調(diào)查方案?

劉泓君，朱興琳，唐榛

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）

新疆災(zāi)害天氣下高速公路交通數(shù)據(jù)調(diào)查方案?

劉泓君，朱興琳，唐榛

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）

針對災(zāi)害天氣對新疆高速公路造成惡劣影響的問題，提出采用小范圍的以人工采集為主、攝像機(jī)為輔的方式對災(zāi)害天氣條件下高速公路交通流特征數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查的方案及實(shí)施措施，以便分析災(zāi)害天氣對新疆高速公路交通流特征及行車安全的影響，促進(jìn)對新疆高速公路交通安全的全面研究。

交通安全；高速公路；災(zāi)害天氣；交通數(shù)據(jù)；調(diào)查方案

交通數(shù)據(jù)是反映車輛運(yùn)營狀況的重要信息，其質(zhì)量直接影響交通狀態(tài)的分析結(jié)果，而完善的調(diào)查方案是獲得準(zhǔn)確、有效、科學(xué)的交通數(shù)據(jù)的重要途徑之一。國外的交通調(diào)查發(fā)展早且技術(shù)較成熟：德國的交通調(diào)查分為自動調(diào)查和人工調(diào)查兩種；法國幾乎每年跟蹤道路交通狀態(tài)，把獲得的各類交通信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，最后在網(wǎng)上公布；英國根據(jù)公路等級，每7km左右設(shè)置一個交通調(diào)查觀測點(diǎn)。國內(nèi)也對交通觀測點(diǎn)布局進(jìn)行了研究，但技術(shù)不夠成熟，覆蓋面較小，有針對性的數(shù)據(jù)少之又少，觀測點(diǎn)的交通數(shù)據(jù)獲取途徑也有限，導(dǎo)致道路交通研究受阻。

人工采集交通數(shù)據(jù)具有組織相對簡單、調(diào)配人員和變動地點(diǎn)靈活等特點(diǎn)，使用的工具除必備的秒表外，一般只需手動計(jì)數(shù)器、記錄板、紙盒筆、皮尺等。該方法適用于任何地點(diǎn)、任何狀況的交通量調(diào)查，且調(diào)查方法易于掌握，整理數(shù)據(jù)方便。該文針對災(zāi)害天氣下新疆高速公路交通數(shù)據(jù)采集進(jìn)行人工調(diào)查方案設(shè)計(jì)。

1　調(diào)查目的

交通調(diào)查數(shù)據(jù)來源于觀測站點(diǎn)，但信息采集點(diǎn)采集的交通數(shù)據(jù)很大程度上不足以反映真實(shí)的交通狀況，研究交通特征仍大量依賴于人工收集數(shù)據(jù)。根據(jù)觀測站功能的不同，可劃分為連續(xù)式觀測站、間隙式觀測站和臨時性觀測站，人工采集方案屬于臨時性觀測方式。

這次交通調(diào)查的主要目的是了解新疆惡劣天氣災(zāi)害區(qū)高速公路的交通流量、車輛運(yùn)行速度、交通組成及密度等參數(shù)，在此基礎(chǔ)上對有無惡劣天氣條件下的交通流特征進(jìn)行對比分析，探索災(zāi)害性天氣對高速公路交通流運(yùn)行特征的影響，進(jìn)而構(gòu)建災(zāi)害區(qū)高速公路安全控制策略體系。

2　調(diào)查區(qū)域

2.1選址依據(jù)

選擇交通調(diào)查地點(diǎn)時需考慮以下要素：1）以能全面掌握項(xiàng)目影響區(qū)域小區(qū)之間的主要交通流量、流向?yàn)榛緶?zhǔn)則確定調(diào)查觀測點(diǎn)；2）將與目標(biāo)公路平行的公路或高于目標(biāo)公路的設(shè)施（如人行天橋）設(shè)為觀測點(diǎn)線路；3）布局的點(diǎn)以能全方位控制目標(biāo)的絕大多數(shù)交通流為原則。

根據(jù)近幾年新疆自然災(zāi)害天氣調(diào)查結(jié)果，新疆災(zāi)害天氣主要有降雨、降雪和刮風(fēng)等。受災(zāi)害天氣影響較大的區(qū)域主要有吐爾尕特、烏魯木齊、昭蘇、阿勒泰、哈巴河和塔城等地，主要包括吐烏大（吐魯番—烏魯木齊—大黃山）高等級公路、烏奎（烏魯木齊—奎屯）高速公路、機(jī)場高速公路和連霍（連云港—霍爾果斯）高速公路，且受雨、雪、霧及大風(fēng)等惡劣天氣影響較為嚴(yán)重，因天氣引發(fā)的交通事故所占比例較高。

2.2選址確定

以烏魯木齊市為中心，天山北坡地區(qū)，夏季多雨、冬季寒冷、多積雪，周圍的高速公路除受到冬季積雪、風(fēng)吹雪的影響外，時常發(fā)生的暴風(fēng)雪對高速行駛的車輛也構(gòu)成嚴(yán)重威脅。在外在條件基本類似的情況下，以最小的成本、較近的距離、觀測點(diǎn)易找為前提，通過實(shí)地考察，選取距烏魯木齊市較近且災(zāi)害天氣較為嚴(yán)重的機(jī)場高速公路的基本路段為觀測路段，總長3.4km。在采集交通數(shù)據(jù)的過程中，采集儀器和調(diào)查人員需要一個高于觀察路面的安置點(diǎn)，該路段具有人行天橋和立交橋等設(shè)施條件（見圖1、圖2），滿足該要求。該路段的限速如下：小車100 km/h；大車（黃牌車）80km/h。

圖1　開發(fā)口岸

圖2　地窩堡立交橋

3　調(diào)查時間

一般情況下，交通運(yùn)行特征會隨著人們出行的彈性需求和定性需求變化而變化，節(jié)假日、周末時間不可取，星期二至星期四為最佳調(diào)查時間。但災(zāi)害天氣具有隨機(jī)性，調(diào)查時間應(yīng)與其發(fā)生時間相對應(yīng)。如果災(zāi)害天氣出現(xiàn)在特殊節(jié)假日，則與之相比較的正常天氣也應(yīng)選擇節(jié)假日。此外，正常天氣的數(shù)據(jù)采集應(yīng)該是相應(yīng)季節(jié)條件下的時間，以減少車流運(yùn)行特征隨季節(jié)變化而變化所帶來的影響。

3.1連續(xù)性災(zāi)害天氣

根據(jù)新疆的氣候特點(diǎn)，災(zāi)害天氣分為連續(xù)性和間斷性兩類，持續(xù)時間為1d以上的災(zāi)害天氣為連續(xù)性災(zāi)害天氣，其他為間斷性災(zāi)害天氣。如果災(zāi)害天氣是連續(xù)發(fā)生的，可根據(jù)早晚高峰、平峰來安排調(diào)查時間。根據(jù)新疆的作息時間特點(diǎn)（與北京時間相差2h），早高峰時段為9：00—11：00，平峰時段為14：00—16：00，晚高峰時段為18：00—20：00。

3.2間斷性災(zāi)害天氣

如果災(zāi)害天氣是間斷發(fā)生的，則需根據(jù)災(zāi)害天氣發(fā)生的時間段來確定數(shù)據(jù)采集時間。從災(zāi)害天氣發(fā)生開始到災(zāi)害天氣結(jié)束這個過程都是數(shù)據(jù)采集的時間段。

另外，有些調(diào)查目標(biāo)的數(shù)據(jù)采集具有特殊性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。正常天氣下的數(shù)據(jù)采集時間應(yīng)與災(zāi)害天氣下的一致。

4　調(diào)查方案

在確定調(diào)查方案之前，需了解目標(biāo)高速公路基本參數(shù)及所受災(zāi)害天氣情況。根據(jù)實(shí)地考察，烏魯木齊機(jī)場高速公路為一級高速公路，全長14.45 km，雙向六車道，其中最右側(cè)的車道為應(yīng)急車道，每條車道寬4m。所受災(zāi)害天氣主要為降雨、降雪、風(fēng)吹雪。按降雨量的不同，降雨分為小雨、中雨、大雨；按降雪量大小，降雪分為小雪、中雪、大雪、暴雪；按風(fēng)力等級確定風(fēng)的大小，再結(jié)合降雪量，劃分風(fēng)吹雪的不同等級。

4.1交通量調(diào)查方案

交通量是指單位時間內(nèi)通過道路某一斷面的車輛數(shù)，通常為道路往返兩個方向。調(diào)查時間段與上述調(diào)查時間一致。主要采用人工調(diào)查方法，以獲得較為準(zhǔn)確的交通數(shù)據(jù)。具體安排如下：

（1）觀測內(nèi)容。交通量調(diào)查內(nèi)容主要為車種、流向、車道數(shù)、車輛數(shù)等。對烏魯木齊市機(jī)場高速公路的道路等級、雙向車道數(shù)進(jìn)行確定且編號，對觀測點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)號，對不同方向的各類車輛數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。調(diào)查表設(shè)計(jì)見圖3。人工采集交通流量時間一般以2h為宜。根據(jù)實(shí)地考察，烏魯木齊市機(jī)場高速公路限制大型貨車，主要運(yùn)行的車種有大、中、小型客車和中、小型貨車，其中中、小型客車所占比例較大。調(diào)查表中的時間段間隔設(shè)置為5min，即每5min記錄一次車輛數(shù)，通過寫“正”字的方式進(jìn)行記錄。按表1所示折算系數(shù)將調(diào)查所得交通量折算成小汽車交通量。

圖3　路段機(jī)動車交通量調(diào)查表

表1　車型折算系數(shù)

（2）人員分配。為獲得準(zhǔn)確交通量數(shù)據(jù)，每個觀測點(diǎn)安排單人單車道進(jìn)行觀測統(tǒng)計(jì)，共設(shè)置2個觀測點(diǎn)，配備調(diào)查人員12人。觀測結(jié)果受調(diào)查人員素質(zhì)和責(zé)任心、環(huán)境等因素的影響，必須選擇專業(yè)相關(guān)且負(fù)責(zé)的調(diào)查員。由于條件惡劣，盡可能選擇男性觀測員。

4.2車速調(diào)查方案

車速調(diào)查包括地點(diǎn)車速調(diào)查和區(qū)間車速調(diào)查，地點(diǎn)車速是指車輛通過道路某一地點(diǎn)（斷面）時的速度，區(qū)間車速是指車輛行駛在道路某一區(qū)間的距離與行程時間的比值。

（1）地點(diǎn)車速。在觀測地點(diǎn)量取一小段距離L，在兩端點(diǎn)做好標(biāo)記，觀測員用秒表記錄特定車道各類型車輛經(jīng)過該路段的時間Δt，每5min記錄一次。對車種進(jìn)行編號：小汽車1號，中客車2號，大客車3號，小貨車4號，中貨車5號。調(diào)查表設(shè)計(jì)見圖4。

圖4　地點(diǎn)車速調(diào)查表

（2）區(qū)間車速。調(diào)查方法主要有車輛牌照法、試驗(yàn)車跟車法、五輪儀測速法、光感儀法和浮動車法等。這里采用車輛牌照法進(jìn)行人工調(diào)查。在調(diào)查路段的起、終點(diǎn)設(shè)置觀測點(diǎn)，觀測人員記錄通過觀測點(diǎn)的車輛類型、牌照號碼（后3位數(shù)字）、車輛到達(dá)時間。測完后，將兩處的車型及牌照號碼進(jìn)行對照，選出相同的牌照號碼，計(jì)算通過起、終點(diǎn)斷面的時間差即行程時間，將路段距離除以行程時間，得到區(qū)間車速。調(diào)查表設(shè)計(jì)見圖5。由于高速公路的車速較快，新疆的惡劣天氣嚴(yán)峻，若采用純?nèi)斯び涗浀姆椒ǎ瑒t記錄下來的車輛數(shù)可能較少，且所需人員較多。故利用攝像的方法，在起、終點(diǎn)觀測點(diǎn)各設(shè)置2臺攝像機(jī)，分別記錄雙向車道經(jīng)過的車輛，通過視頻畫面查看車輛經(jīng)過2個觀測點(diǎn)的時間。2臺攝像機(jī)同時工作，時間矯正為一致。

圖5　區(qū)間車速調(diào)查表

（3）人員分配。地點(diǎn)車速的調(diào)查需要12人，調(diào)查方式為單人單車道。區(qū)間車速則采用人工和攝像機(jī)相結(jié)合的方式，一個觀測點(diǎn)安排2名調(diào)查人員，起止2個觀測點(diǎn)共需4人，分別利用2臺攝像機(jī)進(jìn)行觀測。車速調(diào)查人員共計(jì)16人。

4.3密度調(diào)查方案

交通密度是指在一條車道單位長度內(nèi)某一瞬時存在的車輛數(shù)，反映一條道路上車輛的密集程度，一般采用較易觀測的時間占用率或空間占用率間接表示。這里選擇時間占用率，即單位時間內(nèi)車輛通過某斷面所累積時間占用車道時間的百分率，計(jì)算公式如下：

式中：Rs為時間占用率（%）；t為單位測定時間（s）；ti為第i輛車通過觀測路段所用時間（s）；n為觀測時間內(nèi)通過觀測路段的車輛數(shù)。

在設(shè)計(jì)地點(diǎn)車速采集方案時已選取一路段L且采集了各類車輛通過該路段所用的時間，這里只需進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算即可。

5　結(jié)語

根據(jù)新疆災(zāi)害天氣的分布狀況及新疆高速公路受災(zāi)害天氣影響的程度，制訂了通過人工采集新疆高速公路交通流量、車輛速度、密度及交通組成等數(shù)據(jù)的方案，共調(diào)配35人，其中觀測人員28人、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)人員4人、道路勘測人員2人、組織調(diào)配人員1人。雖然該方法后期人工處理工作量較大，但準(zhǔn)確性較高，適用于小范圍交通調(diào)查，且針對性較強(qiáng)。通過交通數(shù)據(jù)采集，可為新疆冬季高速公路惡劣天氣災(zāi)害區(qū)運(yùn)營安全控制研究打下良好基礎(chǔ)，提高新疆高速公路的安全水平。

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U491.1

A

1671-2668（2016）04-0063-04

?新疆自治區(qū)自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2014211A031）

2015-12-26