公路網交通運行性能指標匯聚方法與計算實例

曾理 陸宇航 郭建華

摘 要：公路網交通運行性能指標匯聚方法是計算公路網性能指標、提高公路網交通運行效率與管理水平、改善路網交通運行狀況的重要手段。文章結合我國公路網交通運行性能指標發展現狀，給出了4類指標匯聚方法，包括算術平均法、加權平均法、直接累加法和累加相除法，并采用實際公路網數據對各種匯聚方法進行實例計算。

關鍵詞：全路網;性能評價;匯聚方法

0 引言

性能指標是量化公路網交通運行狀況的重要手段，對有效評價公路網交通運行狀況具有重要意義。考慮到公路網呈現典型的網絡化拓撲結構，具備點、線、面等不同的層次，因此，需要建立評價范圍廣泛、覆蓋層次全面的性能指標體系，以幫助設計者規劃設計道路，使用者知曉道路運行狀況，管理者了解道路服務水平，在道路設計、運行狀態監測、資源分配等方面發揮重要作用。

性能指標是在公路網監測系統采集到的原始數據基礎上的匯集和處理。一方面，完整、有效的數據來源是公路網交通運行性能指標計算的基礎。只有收集了可靠的公路網交通運行數據，才能對公路網的交通運行狀況指標進行計算，并對公路網的交通運行狀況進行評價。對此，目前公路網中主要的數據來源有交調點、車檢器、ETC、互聯網數據等，上述數據來源可以提供豐富的公路網交通運行狀況數據，包括公路網斷面交通數據，如交通流量，此外，還包括公路網某一路段的交通數據，如某一路段的平均速度。上述兩類數據在公路網交通運行性能指標計算中都具有重要意義。另一方面，在完整、有效的數據來源基礎上，為滿足公路網的層次結構的需求，特別是計算整體路網的交通運行性能指標時，需要將針對公路網某一斷面或者某一路段的交通運行數據，通過一定的匯聚方法，計算得到公路網多個層次的運行性能指標。因此，研究系統的匯聚方法十分必要。這樣，通過不同的匯聚方法，可以將針對斷面或者路段的交通運行數據匯聚得到路網整體的性能指標。

需要指出，由于公路網交通運行指標包含多種性能指標，數據來源復雜多樣，特性也互不相同，因此，在匯聚過程中需要不同的匯聚方法。本文在參考國內外多個性能指標數據匯聚過程后，提出了4種指標匯聚方法，包括算術平均法、加權平均法、累加相除法和直接累加法，可以滿足路段—路線—通道—區域路網—區域全路網的交通運行性能指標匯聚計算的需求。最后，本文以江蘇省的具體路網為例，采用不同的性能指標，展示不同匯聚方法的計算過程。

1 匯聚方法

本文通過總結分析國內外對路網體系結構[1-2]及公路網性能指標[3-4]的研究，提出了適應我國路網性能評價的指標匯聚體系。首先，將整個路網從小到大依次劃分為公里級路段、路線、通道、區域路網、區域全路網等層次;其次，計算得到公里級路段的指標值;然后，利用本文提出的匯聚方法，將公里級路段指標逐層向上匯聚，最后得到區域公路網的交通運行性能指標。指標匯聚方法有如下4種。

1.1 算術平均法

算術平均法即直接計算當前統計范圍內下層所有指標的算術平均值，作為當前統計范圍的指標值。該方法一般適用于以計數比率為特征的指標，但在不同層次間轉換時不可累加，如車流率（單位時間內通過某一公路斷面的車輛數）、車流密度（單位路段上的車輛數）等。

該匯聚方法的計算公式如下：

1.2 加權平均法

加權平均法即在計算當前統計范圍的指標時，首先獲取下層指標的值，采用加權平均的方法進行當前統計范圍指標的計算。該方法一般適應于不可直接累加的指標，如平均速度，一般以流量作為權值進行平均速度的計算。可以看出，權值的選擇是本方法的關鍵點，需要考慮指標的實際意義，以真實反映公路網運行狀況。

該匯聚方法的計算公式如下：

1.3 直接累加法

直接累加法即在計算當前統計范圍的指標時，直接累加下層指標的值，作為當前統計范圍的指標。該方法適用于以計數為特征的指標，且隨著范圍的擴大，計數值也相應擴大，如事故數指標。

1.4 累加相除法

累加相除法即在計算當前統計范圍的指標時，分別累加分子分母對應的下層指標值，然后相除得到當前統計范圍的指標。該方法一般適應于比值形式的指標，如擁擠度（一般采用路段的交通流量和該路段的通行能力比值進行計算）。

2 實例分析

2.1? 算術平均法計算實例

采用交通量指標進行算術平均法的計算實例展示。交通量指單位時間內，通過道路某一地點、某一斷面或某一車道交通實體數。公里級路段交通量的計算方法由車檢器或交調站直接獲得。路線、通道、區域路網、區域全路網的交通量計算由下層空間范圍內的交通量數據直接平均得到。

收集徐州市六個路段的日交通量數據作為下層指標，采用直接平均法得到區域路網的日交通量，計算結果展示如表1所示。

2.2? 加權平均法計算實例

采用平均速度進行加權平均法的計算實例展示。平均速度是某一時間段、某一區域內所有車輛速度的平均值。公里級路段平均速度的計算方法由車檢器或交調站統計的距離數據和時間數據相除得到。路線、通道、區域路網、區域全路網的交通量計算要統計該范圍內全部交通量與車輛平均速度，采用加權平均法計算得到。

收集徐州市6個路段的日交通量及速度數據作為下層指標，采用直接平均法得到區域路網的日平均速度，計算結果展示如表2所示。

2.3? 直接累加法計算實例

采用事件數進行直接累加法的計算實例展示。事件數指在統計時間段、統計區域內發生交通事件的次數。公里級路段的事件數由交通事件統計數據直接得到。路線、通道、區域路網、區域全路網的事件數由下一層級所有事件數直接累加得到。

收集江蘇路網某月的事件數作為下層指標，采用直接累加法得到路網事件總數，計算結果展示如表3所示。

2.4? 累加相除法計算實例

采用飽和度進行累加相除法的計算實例展示。V/C指流量飽和度，即實際交通量與設計通行能力之比，用以評價公路的負荷狀態。公里級路段的V/C由交調點、車檢器統計得到的交通量數據（V）與根據道路狀況計算得到的通行能力數據（C）直接相比得到。路線、通道、區域路網、區域全路網的V/C計算方法為累加相除法，要統計該范圍內下一層級的交通量與通行能力，分別累加，作為分子分母計算得到。

收集徐州市6個路段的日實際交通量及設計通行能力作為下層指標，采用累加相除法得到區域路網的飽和度，計算結果展示如表4所示。

3 結語

本文通過總結國內外路網性能指標計算層次與匯聚方法，提出了公路網交通運行指標的4種匯聚計算方法，包括算術平均法、加權平均法、累加相除法和直接累加法，可以實現路段—路線—通道—區域—區域全路網的指標匯聚。本文以實際路網為例，選擇典型的公路網交通運行指標，對所提出的4種匯聚方法逐一進行了計算展示，表明了所提出的匯聚方法的實用性。

[參考文獻]

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（編輯 王永超）