基于收费数据的高速公路暑期交通流时空特征分析

田 甜

(重庆交通大学，重庆 400074)

0 引言

我国目前仍处于快速发展的城市化阶段，根据国家统计局统计数据，2018年我国城市化率达到59.58%，而根据国家“十三五”规划，城市化应以大城市为依托，城市化率作为一个全国概念，特大和超大城市应继续大力吸纳人口，继续发展.城市化的进一步发展，导致越来越多的绿地、林木等生态本底转变为建筑物和硬化地面为主的城市底面.下垫面物理特性的改变导致以城市热岛效应为主的一系列城市生态环境问题，市区中温度显著高于城市周边郊区温度的现象日益严重[1].重庆作为我国面积最大的城市，属于亚热带季风性湿润气候，夏季的日最高温度几乎维持在35℃及以上，因此得名“四大火炉”之一.根据何泽能[2]的研究在1961—2016 年间重庆市主城区年平均热岛强度总体呈上升趋势，且各季节的平均热岛强度均呈上升趋势，其中盛夏热岛强度上升的趋势最明显.这一明显的趋势，使得重庆市高速公路暑期“避暑”流量急剧增加，公众大规模集中出行，最终导致路网交通供需矛盾严重激化.但目前国内学者大多以重大节假日高速公路出行特征[3-5]以及流量预测[6-9]为研究重点，对于近几年由气候变化引起的高速公路交通流运行特征变化却少有研究.

因此，本文以重庆市为例，基于重庆市高速公路出口刷卡数据，分析暑期流量的时空特征，挖掘重点旅游线路的车型占比和出行时间分布特征，为今后公众出行选择和交通管理人员及时部署交通管控资源，最大限度发挥已有道路的通行能力，保证高速公暑期运行通畅及道路安全提供基础支撑.

1 数据与方法

高速公路暑期交通流主要是指7～8月份天气炎热时段在高速公路出行的车流.由于7～8月份处于学生暑期放假期间以及全年最热时刻，大规模的“避暑流”使得路网运行特征出现了新的变化.因此，本文将采用重庆市运输调度中心提供的高速公路出口刷卡数据研究重庆市高速公路暑期交通流时空特征.其中，髙速公路联网收费系统实时上传的高速公路出口刷卡数据记载着每一辆车的通行信息，包括车牌号，车辆出入口收费站编码、车辆出入口时间、车辆类型等相关信息，具体格式及内容如表1所示.本文选取了2018年8月(暑期)高速公路出口刷卡数据研究高速公路暑期交通流出行特征，并结合3月(非暑期)高速公路出口刷卡数据进行对比分析，其主要研究内容包含以下几个方面：

1)在时间维度上，对比分析暑期与非暑期周一至周日的交通流的变化情况.同时研究工作日(除周五)、周五、周六和周日4种场景下全市高速路网小时交通量变化情况和不同场景之间的差异性.

2)在空间维度上，挖掘车辆暑期出行的高频收费站以及在暑假期间流量突增的收费站.

3)针对重庆市重点旅游线路，挖掘分析旅游线路的车型占比和暑期旅游线路上车辆出行集聚时间.

表1 高速公路出口刷卡数据

2 重庆市高速公路暑期交通流时空特征研究

本次研究共统计2018年3月路网交通量约为2 073万辆次，日均路网交通量约为67万辆次；8月路网交通量约为2 282万辆次，日均路网交通量约为74万辆次；即根据统计资料显示，重庆市高速公路车辆8月暑期期间交通总量相比3月增加209万辆次，可见暑期交通流量增长较大，深入探究交通流的时空特征，对及时合理地部署交通管控资源具有重要意义.

2.1 出行时间特征分析

2.1.1 日交通量

各项社会活动和生计需求会产生各种出行需求，而不同的出行需求受时间、空间、天气等因素影响，在不同的时段内引起流量变化[6].为了分析暑期交通流周一至周日的流量变化趋势，对比分析3月和8月全市高速路网周一至周日的平均交通量.如图1所示，对比3月非暑期和8月暑期期间流量变化趋势，8月周一至周日流量相比3月增加5万辆次以上，其中周日流量增加最高达10万辆次.从一周内流量变化趋势来看，3月和8月周一至周日流量变化情况趋同，周一至周四流量变化幅度不大，周五流量开始增加，并延续至周日.

图1 重庆市高速公路3月和8月周一至周日平均交通流对比图

2.1.2 小时交通量

小时交通量指每小时在高速路网出行车辆的总和.通过分析小时交通量可反映高速路网中车辆出行在一天中的集聚时间.本文将8月分为工作日(除周五)、周五、周六和周日4种场景，分析这4种场景下的全市高速路网小时交通量，如图2所示.

1)8月暑期期间工作日(除周五)小时交通量呈现“双峰”趋势，其早高峰为08:00—11:00，晚高峰为15:00—18:00；

2)周五小时交通量为“单峰”趋势，00：00—12:00小时交通量变化与周一至周四呈现相同趋势，但晚高峰提前至13:00，延续至19:00，17:00达到最高流量，且比工作日(除周五)相同时刻的流量增加了11 416辆次；

3)周六小时交通量为“单峰”趋势，早高峰为08:00—12:00，10:00达到最高流量，比工作日(除周五)相同时刻的流量增加了11 988辆次，13:00—23:00小时交通量比工作日(除周五)高；

4)周日小时交通量变化与工作日(除周五)趋同，均为“双峰”趋势，但早高峰推迟至09:00，延续至11:00，晚高峰为14:00—20:00.

图2 重庆市高速公路8月各场景的小时交通量

2.2 出行空间特征分析

图3 重庆市高速公路8月流量增长最多的前15条线路流量

重庆市高速公路全路网共280个收费站点，在区分线路方向的前提下，共有78 400(280×280)条出行线路.8月车辆全路网实际出行线路45 354条.其中8月流量最大的前10条线路主要为草坝场—G65渝北、G65渝北—草坝场、合川—G75北碚、G75巴南—綦江、G85九龙坡—珊瑚、綦江—G75巴南、G75北碚—合川、G75北碚—沙溪、赵家—开县，这些线路的交通量与3月相差不大，日均流量在10万以上.由于其交通出行量大且流量变化小的特点，在发生常发性拥堵时，可考虑扩建道路，提高道路服务水平.

8月暑期交通量相比3月非暑期期间流量增长最多的15条线路中G75崇溪河、武隆、万盛、南川、涪陵等收费站点均为旅游线路出口站点，如图3所示.在重点旅游线路上，这一流量突增现象极易引起交通拥堵，降低路网通行效率，甚至引发交通事故.

3 重庆市重点旅游线路交通量特征分析

2012年以来，重庆市通过大力实施精品景区提升和市级旅游度假区建设，成功打造推出了南川金佛山、酉阳桃花源、万盛黑山谷、江津四面山、云阳龙缸等一批精品景区；创建命名市级以上旅游度假区15个，其中仙女山度假区获批全国首批17个国家级旅游度假区之一[10].重庆市作为2017年最热门的旅游城市，其自然旅游资源丰厚，旅游基础设施完善，传统历史文化悠久，并打造了温泉度假、滨湖类度假和山体类度假等项目吸引大量本地和外地游客来渝避暑旅游.在促进了本地经济发展的同时，也加重了高速公路路网运输压力.因此，本文选取重庆市5条重点旅游线路G75巴南—G75崇溪河、G75巴南—万盛、G65巴南—武隆、G50S南岸—涪陵南、G65巴南—G69南川，分析8月暑期期间不同线路的车辆类型分布情况和出行时间特征，从而掌握暑期重点旅游线路车辆的时空分布规律.

3.1 重点旅游线路车型占比分析

根据重庆市运输调度中心提供资料，重庆市高速公路出行车辆按车型分为9类，小客车、大客车、小型货车、中型货车、大型货车以及特大型货车等.具体车型代码对照表如表2所示.对不同车型的交通量进行分类统计，得到8月暑假期间不同旅游线路的各种车型比例.

3.1.1 小客车分布情况

随着汽车保有量不断增加，相比其他类型车辆，小客车的数量占比最大.因此，小客车是高速路网交通流中的主要流量.在8月暑期期间，小客车在75巴南—G75崇溪河、G75巴南—万盛、G65巴南—武隆、G50S南岸—涪陵南、G65巴南—G69南川这5条旅游线路的占比分别为：90.12%，94.97%，91.98%，93.79%，87.63%.

表2 车型代码对照表

经重庆市文化和旅游发展委员会公布数据重庆市旅游网数据，武隆区仙女山为2018年度旅游人数最多的景点，作为主城区通向景点的主干道，G65巴南—武隆的小客车出行量显著增高，为同期其他景点的最高值.其他景点虽未出现如此大幅度的增长，但是暑期增加的交通量均值为6万辆次，各线路的小客车的增长量如图4所示.由旅游带来的车流量的急剧增长容易导致道路通行能力下降、交通事故率上升等交通问题.因此，在暑假期间，应当重点监控流量涨幅较大的线路，提前对重点旅游线路的出行车辆实施诱导和管控.

图4 重庆市高速公路3月和8月小客车流量对比图

3.1.2 非小客车分布情况

大型客车和货车的安全出行关系到我国物流业的安全有序发展和人民群众的出行安全，也直接关系着客货车驾驶人自身安全.掌握客货车出行分布特征，能为加强客货车监管控制提供依据.8月暑假期间，非小客车在重点旅游线路上的分布情况如下：

1)相比3月非暑期期间，各线路非小客车占比变化不大；

2)在G75巴南—G75崇溪河和G65巴南—G69南川线路上15 t以上特大型货车交通量最大，小型货车和中型货车次之；

3)在G75巴南—万盛和G50S南岸—涪陵南线路上20～39座大客车和小型货车交通量最大；

4)在G65巴南—武隆线路上20～39座大客车交通量最大，40座以上大客车次之.

由上述分析可知，小型货车、20～39座大客车和15 t以上特大型货车的各线路中流量较大，应作为客货车的重点监管对象.

3.2 重点旅游线路出行时间特征分析

3.2.1 小客车出行时间特征

图5 重庆市重点旅游线路8月小客车交通量

重庆市重点旅游线路上的小客车出行呈现“双峰”趋势.如图5所示在8月暑假期间，00:00—07:00是小客车出行的低峰时段.在G75巴南—G75崇溪河、G75巴南—万盛和G50S南岸—涪陵南这3条线路上小客车出行流量随时间变化的趋势基本相同，09:00—12:00为早高峰，14:00—18:00为晚高峰.G65巴南—武隆线路的小客车出行早、晚高峰推迟到10:00—12:00和15:00—18:00.G65巴南—G69南川线路的早晚高峰趋势并不明显.

3.2.2 非小客车出行时间特征

根据3.1的分析可知，非小客车的各类车型在不同线路的占比不同.在G75巴南—G75崇溪河和G65巴南—G69南川线路15 t以上特大型货车交通量最大，并集中00:00—06:00和21:00—00:00出行.在G75巴南—万盛和G50S南岸—涪陵南线路上20～39座大客车和小型货车交通量最大，集中出行时间为06:00—21:00，且20～39座大客车的流量变化也存在“双峰”趋势.G65巴南—武隆线路上20～39座大客车和40座以上的大客车集中在08:00—21:00出行，其中08:00—12:00流量最大.

4 结论

为了掌握重庆市暑期流量时空特性，本文对3月和8月的流量时空特征以及重点旅游线路的车型占比分布进行对比分析.

1)通过对比分析，显示暑期交通总量相比非暑期增加了209万辆次.由于避暑而增加的交通出行量已经成为了暑期交通安全管控的重要影响因素之一.

2)暑期与非暑期周内日流量环比变化情况趋同，在周一至周四流量变化幅度不大，周五流量开始增加，并延续至周日，但周一至周日暑期流量相比非暑期增长了5～10万辆次.此外，暑期流量周五集中在13:00—19:00，周六集中在08:00—12:00.

3)暑期流量增长最多的线路，主要以旅游线路为主.从重庆市主城区到綦江花坝旅游旅游度假区、万盛黑山谷、武隆仙女山、涪陵武陵山、南川金佛山等景区的主要线路应作为暑期重点监管对象.

4)小型货车、20～39座大客车和15 t以上特大型货车在重点旅游线路中流量占比较大，其通畅、安全出行是高速路网交通安全运行的重要保障.