改擴建高速公路交通量預測失準現象分析

李政興

（山西交通控股集團有限公司，山西 太原 030006）

近幾年來，我國高速公路的里程數量突飛猛進，許多建成后正在投入使用的高速公路實際交通量與之前的預測值有出入，有失準的現象存在[1]。因此，對高速公路項目中前期的預測工作所產生的的結果是否準確，需要大量的數據比較分析，有必要對失準現象的原因進行分析，吸收教訓，獲得經驗，為高速公路的建設提供更合理的依據。當前，高速公路擴建工程可行性研究主要是交通量預測，建設標準和建設規模主要是根據交通量預測值來確定的。

1 交通量預測誤差的判定

誤差的判定是根據誤差率的數值來確定的，誤差率是指實際交通量數值較預測交通量數值的差距百分比。

誤差率的計算公式：

式中：P為誤差率。

平均誤差的計算公式：

式中：C為平均誤差率；Pn為第n年的誤差率；N為年數。

交通量預測誤差現象在改擴建高速公路交通量預測中普遍存在，本節首先介紹交通量誤差預測的方法，并分析各方法的優缺點。

2 交通量誤差預測方法

2.1 增長率法

增長率法主要根據被預測主體預期增長速率進行預測[2]。其步驟是：a）分析歷年被預測主體增長率的變化規律；b）根據分析，確定預期增長率；c）對未來數值的預測。預測模型為：

式中：Qt為預測值；Q0為基年值；α為增長率；t為預測年限。

增長率法主要在于增長率的確定，但是增長率會因年限選擇和計算方式的變化而存在較大差別。所以增長率法適用于增長率變化較小且增長趨勢平穩的情況。它的優點是計算方便，缺點是結果相對簡單，所以更加適于對短期狀況進行預測。

2.2 函數模型法

函數模型法是對小區的交通發生量、交通吸引量進行預測時常用的方法[3]，研究采用多元回歸分析法，故又稱回歸分析法。通常采用下述3個模型：

式中：Ti為某小區的交通生成量；α0、αk為偏回歸系數（k=1，2…n）；xik為被選出的自變量（k=1，2…n）。

根據很多研究說明，綜合預測的方式優點甚多，如結果精確、方式簡便等，故采取模型（1）即多元線性回歸模型預測相對更加合理。

2.3 彈性系數法

該方法是依靠對交通和經濟的關聯分析，而建立起來的函數模型[4]，模型為：

上述模型中，經濟指標一般用GDP、工農業生產總值和人口數量，運輸指標采用交通發生量。

a）公路運輸量彈性系數。

式中：Ry為公路運輸量年均增長率；RG為GDP年均增長率；α、β為參數。

b）公路運輸周轉量彈性系數。

式中：Rz為公路運輸量周轉量年均增長率；Rg為工農生產總值年均增長率；γ為參數。

3 高速公路交通量預測失準現象的實例研究

僅從預測方法和模型參數的標定這些方面來探究誤差原因不能真實地反映誤差機理[5]。

下面在分析比較太原東山過境改擴建高速公路預測值和實際值之間差距的基礎上，揭示出改擴建高速公路交通量預測誤差的原因，提出相應的對策。

3.1 太原東山過境改擴建高速公路預測失準分析

以太原東山過境改擴建高速公路為例，交通量預測值和實際值比較情況見圖1和表1。

圖1 太原東山過境改擴建高速公路交通量預測值和實際值比較

表1 太原東山過境改擴建高速公路交通量預測值和實際值比較

3.1.1 太原東山過境改擴建高速公路交通量預測值特點

從圖1和表1中預測交通量和檢測交通量實際值進行對比分析來看，太原東山過境改擴建高速公路交通量預測值有以下一些特點：

a）運營初期交通量預測值明顯高于實際值。2008年和2009年誤差率分別為86.79%、84.86%，明顯高于平均誤差率46.10%。在改擴建高速公路初期，預測值明顯高于實際值。

b）運營中后期交通量預測值小于實際值。在改擴建實際通車中后期，出現工可預測值小于實際值的現象。

c）交通量預測值和實際值誤差隨著年份增加逐漸變小。從表1和圖1可以看出交通量預測值和實際值逐漸接近，誤差逐漸變小。

3.1.2 普遍規律

a）早期值偏大。早期的交通量預測值高于實際交通量。

b）中期值偏差小。預測值與運營值差距隨運營年限而減小。

c）遠期值偏小。運營中后期預測值小于實際運營量。

3.2 改擴建高速公路交通量預測誤差原因分析

構建改擴建高速交通量預測誤差的原因體系，是從預測全過程進行系統分析。為了準確確定改擴建高速公路交通量預測誤差原因，我們構建了誤差原因體系框架如圖2所示。

4 實例驗證

4.1 運城至風陵渡改擴建高速公路分析

本節針對運城至風陵渡改擴建高速公路預測值和實際值誤差進行分析，探析其誤差原因，表2和圖3為交通量預測值和實際值的比較。

圖2 預測誤差原因的體系框架圖

表2 運城至風陵渡改擴建高速公路交通量預測值和實際值比較

圖3 運城至風陵渡改擴建高速公路交通量預測值和實際值比較

從比較結果可以看出，與誤差現象分析中所得出的“近期偏大”結論相吻合，進一步驗證了結論的準確性。針對運城至風陵渡改擴建高速公路交通量預測誤差現象原因作以下分析。

4.1.1 社會經濟調查不準確

查閱資料，運城至風陵渡改擴建高速公路項目主要影響區國內生產總值發展速度預測如表3所示。

表3 項目主要影響區國內生產總值發展速度預測表 %

山西省2007到2014年實際GDP增速如圖4所示。

圖4 山西省2007到2014年實際GDP增速

其中2007到2012年GDP增速實際平均值為11.13%，和預測值11.8%較為接近。但2013和2014年GDP增速實際值分別為8.9%和4.9%，和預測值9.6%相距較大，工可中社會經濟預測值和實際值相差較大，由此導致運城至風陵渡改擴建高速公路出現較大的預測誤差。

4.1.2 交通運輸調查不準確

運城至風陵渡改擴建高速公路工可研究對于交通運輸調查不準確導致交通量預測誤差。隨著運城至風陵渡改擴建高速公路沿線區域相關規劃的實施，沿線所涵蓋的若干中小城市發展迅速，大西高鐵的開通等新建項目使運城至風陵渡改擴建高速公路交通量發生轉移，對于這點在工可研究階段交通運輸調查中把握不準確，導致最終預測數據誤差[6]。

4.1.3 模型選取

在后期的實際應用中，所采用的模型在適應性和參數標定等方面存在許多不足，導致預測結果存在誤差[7]。

4.1.4 其他原因

關于其他方面的原因，分析主要是人為的因素。在高速公路建設可行性研究中，主要考慮的是交通量預測結果。因此，如果交通量達不到要求，許多改建和擴建的高速公路都不能批準進行項目建設。在這種情況下，人為調整往往使預測的交通量滿足一定的要求，特別是最近的預測數據[8-10]。

5 減少交通量失準現象對策和措施

5.1 采用機器學習進行高速公路交通量分析預測

得益于互聯網的發達，獲取汽車保有量資料、物流數據、汽車通行記錄等數據更加簡便，這些都有助于交通量預測失準現象的減少。

5.2 使經濟、技術及政策對交通量影響的評價模型更加合理化

在交通量的預測過程中，多項指標能降低失準率，比如公路安全舒適程度、加大路網計劃的連貫性、國家政策的影響等。

5.3 做好中長期路網規劃，出臺相關政策

制定中長期路網規劃，促進路網中高速公路交通量均衡發展，提高道路通行能力，對于新建的高速公路項目實行優惠政策，分流引流的措施要多樣化，加強對新建高速的傳播宣揚，提高司機對新路段的認識以及出行的習慣，以此來增加新高速的使用頻率從而降低主干路線的擁堵率。

6 總結

綜上所述，高速公路交通量預測失準現象的產生是多層面原因造成的，如何減少失準現象的產生，還是需要結合實際工作進行更深一步的討論和探索，以此來更好地解決高速公路交通預測量失準問題，促進高速公路項目健康發展。