基于湖北省高速公路流量的路況分析

謝輝、巴可偉、韓雄俊

（湖北省交通規劃設計院股份有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

高速公路是一項長期投資的基礎設施建設項目。無論在建設期還是運營期都是推動經濟發展的強勁“引擎”。在高速公路建設期間，可以增加稅收，促進當地經濟繁榮，工程竣工后，隨著車流增加，可以促進產業迅速繁榮，提升城市品位，促進城市化水平發展，吸引大量資金涌入。湖北省高速公路經過30多年的建設發展，基本建成“七縱五橫三環”高速公路網。截至2020年，湖北省高速公路里程已達到7229公里，較2010年增長96.7%，同時高速公路交通流量由2010年的0.8億增長到2019年的3億[1]。接下來湖北省的高速公路發展將由高速發展轉向高質量發展，將解決高速公路高峰時段擁堵、省級間及大中城市間的快速客貨運輸等作為高速公路發展研究的方向，高速公路流量的研究將成為重點研究方向之一。交通流量、飽和度、車型分布等信息能夠為高速公路規劃提供重要的信息支撐，目前，高速公路交通量調查工作的體系建設已日趨完善，能夠比較準確的反應高速公路路網的交通運行特征。

1 高速公路流量研究理論概述

高速公路流量分布的研究主要涉及高速公路運行數據、高速公路矢量數據、收費站和樞紐互通數據三方面的數據，建立交通流量與高速線位的關系，實現交通流量的地圖可視化。

1.1 高速公路運行數據

高速公路運行數據主要是高速公路斷面流量數據和收費站OD數據[2]。以2019年客車信息為例：主要包括斷面編號、斷面名稱、合計流量、車型流量信息，其中斷面編號據有唯一性，斷面名稱多為收費站點和樞紐互通，車型流量包括上行流量、下行流量，如表1所示。

表1 2019年客車流量表

各路段標準車當量數Q計算表達式如式（1）所示：

1.2 高速公路年報數據

高速公路年報數據指的是歷年高速公路的矢量數據，存在高速公路編號、上行、下行、起點樁號、終點樁號等信息。

1.3 收費站、樞紐互通數據

根據高速公路網交通量調查觀測站點布局規劃要求的規定，樞紐互通立交間必須布設至少一處一類調查站，省級行政區劃邊界處必須布設一處一類調查站。收費站、樞紐互通數據可作為單一路段斷面流量檢測起點終點。收費站、樞紐屬性信息要求如表2所示。

表2 收費站、樞紐互通信息表

1.4 線性參考和動態分段技術應用

線性參考是使用沿測量的線狀要素的相對為宗旨存儲地理位置的方法。距離測量值用于定位沿線的事件，如圖1所示。

圖1 沿線距離

動態分段是使用線性參考測量系統計算時間表中存儲和管理時間的地圖位置及地圖上顯示它們的過程。源于每次更改屬性值無需分割（也就是分段）線要素的理念。

線性參考主要用于收費站、樞紐互通的線上定位。由于高速公路年報數據按照車道數、設計時速、路面性質等多種屬性信息進行分段，導致高速公路線性數據呈現出多小段的問題，導致高速公路運行數據無法快速地落到地圖上。所以需要使用線性參考和動態分段技術解決高速公路沿收費、樞紐分段的問題[3]。步驟如下：

1.5 高速公路飽和度、區域交通流量計算

高速公路飽和度是研究和分析道路服務水平的重要指標，飽和度的計算主要考慮兩點：一是交通量，二是最大通行能力。交通量從交通運行數據獲取，最大通行能力通過路段的車道數、設計時速、調整系數計算獲得。

單車道通行能力如表3所示。

表3 不同設計時速的單車道通行能力

斷面最大通行能力(pcu/天)如式（2）：

式（2）中：CB為單車道基本通行能力；N為車道數；0.892512為設計小時系數；0.12為高峰系數。

路段飽和度計算：

式（3）中：V為路段交通量；C為路段最大通行能力。

此次研究過程中將道路擁擠程度、服務水平分為如下五級：

一級服務水平：道路交通順暢，服務水平好，V/C小于0.35；

二級服務水平：道路偶爾有擁堵，服務水平較高，V/C介于0.35～0.55之間；

三級服務水平：道路稍微有擁堵，服務水平一般，V/C介于0.55～0.75之間；

四級服務水平：道路擁堵，服務水平較差，V/C介于0.75～0.9之間；

五級服務水平：道路出現嚴重擁堵，服務水平極差，V/C大于0.9。

2 基于湖北省高速交通流量的相關測算

2.1 湖北省高速公路流量情況

自2009年～2019年，新增高速公路里程3156km，增長約96.1%。高速公路交通流量由6008萬車次到3.07億車次，增長約為511%，如圖2所示。

圖2 2009年～2019年高速公路交通流量變化圖

2.2 湖北省主要市州交通排名

2006年～2019年，湖北省交通量前五市州如表4所示。2009年以前高速公路分區在武漢市區域和黃石-武漢-襄陽-十堰方向、武漢-荊州-恩施方向，受此影響，交通流量主要集中在武漢、宜昌、襄陽地區。隨著高速公路網絡的加密，截至2019年黃岡、荊州、咸寧的交通量已超過襄陽，黃岡、荊州地區的交通出行需求得到了巨大的釋放[4]。

表4 2006年-2019年交通流量前五名地市

2.3 湖北省高速公路飽和度測算

高速公路飽和度較高的路段主要分布在武漢城市群內，主要集中在武漢-仙桃-荊州方向、武漢到鄂州方向、武漢-黃岡方向，以紅廟樞紐-蔡甸和劉店-桃園樞紐為甚，飽和度分別達到了0.93和0.75。其次荊州城區以東和以北地區（見圖3）。

圖3 2019年高速公路交通飽和度

2.4 市域交通流分析測算

市域交通流量，反映了各個城市之間高速公路聯系強度。受區域、經濟影響，各州市高速交通流量主要來自相鄰或者經濟較發達的州市。以中部地州荊門市為例，其流入市州主要為荊州、宜昌、襄陽、武漢為主，其中荊州占比約27%，宜昌市占約24%，襄陽占比約15%，經濟最發達的武漢占比約10%，其流出市州以荊州、襄陽、武漢、宜昌為主，其中荊州占比約27%，與流出量基本持平，襄陽占比約20%，武漢占比約20%。荊門到武漢的高速流量出現了反差，流出量遠大于流入量（見圖4）。

圖4 2019年荊門市市域交通流量圖

3 湖北省高速交通流量特征分析與布局建議

其一，受地理環境的影響，湖北省各市州經濟和人口發展出現了巨大的分化，導致高速公路交通量也出現了巨大的分化。

人口分布相對聚集，武漢市、黃岡市、荊州市、襄陽市總人口數達到48%。經濟發展高度集中，武漢市、襄陽市、宜昌市經濟總量占湖北省的58.9%。經濟和人口均呈現出東多西少、平原大山區小的特點。西部為大山區，人口密度較小，交通流量明顯偏低，北部與東南部為丘陵，交通流量也比較低，鄂中鄂南為平原，以武漢為首，交通流量集中。鄂東、鄂中地區人口主要集中在大中城市，交通流量增長速度較高。高速公路出行需求也高度集中在鄂中、鄂東地區。其中，武漢市最高為17821萬標準車/年，其次為黃岡6768萬標準車/年、宜昌5879萬標準車/年、咸寧5583萬標準車/年，幾乎占據湖北省高速公路總流量的一半。

另外，湖北省形成了武漢-襄陽-宜昌三地交通大動脈，為武漢、襄陽、宜昌三地為核心城市的三大城市群的交通發展打下了堅實的基礎。需要注意的是，宜昌作為宜荊荊恩城市群的核心，地處山區和平原的交界區域，目前交通流量偏少，后期可能迎來一波爆發。建議增強西部、北部與東南部高速公路的連通性，使流量偏低地區有路可走，提高鄂中鄂南高速公路密度，新建高速公路分流，使人民出行多一條選擇。

其二，湖北省境內高速公路車道數，除武漢市內、武漢南部至咸寧方向，絕大多數為四車道，其最大通行能力基本一致，其飽和度情況主要取決于路段的高速流量，流量大的地區，飽和度一般偏高。

從高速飽和度情況來看，自2018年G0422高速公路全線通車后，極大程度地分擔了武漢南-咸安的交通流量，使武漢-咸寧方向的高速公路飽和度得到了很大的降低。從2019年高速公路飽和度情況來看，飽和度較高的路段均集中在武漢的東、西、北三面出市通道上，而且這些區域的高速公路密度已經達到一定水平，建議十四五期間的高速公路建設著重于這些路段的改擴建，以達到疏通交通的目的。

4 結語

通過對高速公路流量、飽和度的研究，掌握高速公路路網的運行特征、服務水平、發展規律，為湖北省高速公路的優化布局重要的提供數據支撐，為各運輸方式的統籌融合奠定基礎，進一步促進湖北省交通運輸行業科學化發展。