基于高速公路收費系統數據的路網擁擠度分析——以河南省高速公路為例

河南科技大學車輛與交通工程學院 銀龍

基于高速公路收費系統數據的路網擁擠度分析——以河南省高速公路為例

河南科技大學車輛與交通工程學院 銀龍

本文基于河南省高速公路收費系統數據，對河南省高速公路的路網擁擠度進行分析。通過整合高速公路線路、收費站的相關信息，并利用ArcGIS實現路網點層的搭建，再通過TransCAD實現點層、線層的融合構建出完整路網。利用收費系統數據進行流量分配，最終得出河南省高速公路流量分配結果和擁擠度的大小。通過對其分配結果的分析，提出相關建議。

高速公路 流量分配 擁擠度 通行能力

隨著高速公路里程的不斷增加，收費站設置也越來越密集，截止到2015年底，河南省高速公路通車里程達到6304公里，居全國第3位，比“十一五”末增加1288公里，收費站也激增至349個；由于全省高速公路網四通八達，高速公路成為公眾陸路出行的最佳選擇，因此路網的流量、擁擠度情況直接影響了公眾出行線路的選擇和計劃，同時也間接反映了地區經濟的發展趨勢。

1　路網搭建基礎

高速公路基礎路網是包括對高速公路線路、收費站兩層屬性要素的集合，而搭建路網是融合線路層和收費站點層兩層屬性信息建立圖層進而形成路網。

1.1線路搭建信息基礎

線路屬性信息包括線路名稱、線路編號、線路位置信息（即線路起訖點樁號）、線路里程、線路車道數、線路設計時速等指標。河南省省內主要高速公路29條，國家級高速10條，省級高速公路19條，主要包括京港澳高速、滬陜高速、大廣高速、連霍高速、二廣高速、永登高速、商周高速、蘭南高速、濟廣高速、新陽高速、內鄧高速、鄭云高速等，是連接東、中、西部區域經濟聯系的重要樞紐，部分高速主要屬性信息見表1。

1.2收費站搭建信息基礎

收費站屬性信息所需指標包括收費站編號、名稱、所在線路名稱編號、所屬地市、經緯度等指標。據相關部門網站統計，河南省收費站349個，近每20km建設1個收費站，部分收費站屬性信息見表2。

表1　部分高速公路主要屬性信息

表2　部分收費站屬性信息

2　高速公路路網搭建

2.1路網收費站層搭建

對上述全省所有349個收費站屬性信息進行整理，基于收費站的經緯度信息利用地理信息軟件ArcGIS對其進行位置定位。

2.2路網線路層搭建

路網的搭建是對收費站層和線路層兩層屬性信息的融合，通過對上述全省所有線路屬性信息的整理，利用交通分配軟件TransCAD基于線路的位置信息生成線層，再通過添加圖層添加收費站圖層（如圖1）。

圖1　河南省高速公路路網層

3　基于路網的流量分配和擁擠度分析

3.1高速公路車流量0D矩陣流量表

對全省349個收費站按照省份、地市、線路代碼進行唯一編碼，比如鄭州圃田收費站，屬于鄭州市，京港澳高速G4，編號為4101001。依次編碼，根據河南省2015年日均車流量站與站之間0D流量表生成349×349的矩陣（單位：輛），截取部分如圖2所示。

圖2　河南省收費站部分0D矩陣流量表（部分截圖）

3.2基于路網的流量分配和擁擠度分析

通常情況下，收費站并未直接規劃在線路上，而是以匝道的形式創建在線路附近，路網上交通流量的分配基于收費站生成原始數據中站到站之間的0D對的交通量。通過交通分配軟件在收費站層添加Index索引字段，將索引字段與ID設置為一致，通過線路的ID將收費站層與線路層連接起來，即創建質心連桿將收費站層的流量分配映射到線路上。

線路的車道數和設計時速決定了路網的通行能力C，又叫做高速公路日均能承受的交通流量，通常情況下，以最大通行能力為上限，當實際通行能力V超過最大通行能力C說明發生擁堵，即V/C大于1時擁堵，線路最大通行能力見表3。通過實際通行量得出全省高速公路路網擁擠度分配見圖3。

表3　線路最大通行能力表

圖3　河南省高速公路路網擁擠度分配圖

4　結論及建議

綜合上述日均流量分配結果，從縱貫南北來看，京港澳高速新鄉鄭州許昌段、大廣高速新鄉開封周口車流量較大；連接東西方向來看，連霍高速鄭州洛陽段、滬陜高速駐馬店信陽段車流量較大；環線上來看鄭州繞城車流量較大。從路網擁擠度上來看，京港澳高速鄭州駐馬店段、連霍高速洛陽三門峽段、蘭南高速許昌段較為擁堵；從節點上來看，收費站附近車流量較大，容易產生排隊現象。

交通流量分配結果不僅是反映交通狀況，同樣也是經濟發展狀況的晴雨表，因此需要交通主管部及高速公路運營單位對相關路段進行基礎設施改進，優化養護管理工作，包括增建ETC車道、加強車流量較大路段的設施檢測及維護和車流引導等，同時政府相關部門也要針對高速公路流量較低的經濟欠發達地區進行宏觀政策層面的引導，提高高速公路資源利用率，促進局部地區經濟健康發展。

［1］嚴作人.運輸經濟學［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［2］邵春福.交通規劃［M］.北京：北京交通大學出版社，2012.

［3］侯常明.基于TransCAD的高速公路改擴建分流量研究［D］.長安大學，2010.

F542

A

2096-0298（2016）10（a）-144-02

銀龍（1988-），男，河南新鄉人，碩士，助教，主要從事高速公路方面的研究。