大范围降雨对广深高速各型货车出行量影响分析

张学弛 赵欣苗 虞明远 耿蕤

（1.交通运输部公路科学研究院，北京 100088；2.国家发展和改革委员会综合运输研究所，北京 100045）

一、概述

（一）研究背景

广深高速地处我国珠三角腹地，全长109km，又称京港澳高速，是我国广东省境内第一条连接广州、东莞与深圳的高速公路。广深高速全线日均断面交通量可达10万辆次，其中货车日均交通量可达2万辆次，昼夜交通量在广东省常年处于较高水平，是珠三角地区的重要公路运输走廊。珠三角地区属于南亚热带季风气候，冬季温暖湿润，夏季高温多雨。受海洋和季风影响，该地区天气复杂多变，尤其是在夏季，各类降雨事件频发，无论是对居民日常出行还是物流运输均有较大的影响。当前，国内对于恶劣天气影响不同类别货车出行量方面的研究尚且不足。考虑车型、运输类别等因素的差异，恶劣天气事件对于不同类别货车出行的影响也可能存在一定差异性。而揭示这一规律对于实施恶劣天气事件下交通管控优化、交通需求预测，以及开展多情景交通仿真具有重要的参考价值。本文综合考虑珠三角地区天气特征，依据该区域近两年降雨数据和高速公路货车交通量统计数据，在进一步划分降雨类别的基础上，开展统计测算，系统性分析和论证了各等级大范围降雨和局部降雨对广深高速各型货车出行量的影响。

（二）相关研究综述

国内外对恶劣天气事件影响交通系统的研究工作有很多。早在20世纪90年代各国学者对此开展了大量研究并实证测量相关影响参数，从机理上研究和论证了交通系统受天气变化的影响，并指出驾驶员行为决策、客观环境变化和交通工具服务水平的变化，综合决定了恶劣天气场景下交通运输系统相关参数的变化，包括通行能力降低、交通需求的降低、事故率的上升等。

近年来，我国学者利用不同地区的观测数据对恶劣天气事件影响交通量进行了丰富的统计研究。比较典型的研究案例包括，罗京等人量化评估了降雨对海南岛高速公路车流量变化的影响；宋刚等人调查了冰雪条件下交通流变化相关参数，定量给出了东北地区交通量受冰雪天气影响的变化趋势；杨小宝等人研究和分析了降雨和降雪等天气对山东省高速公路交通出行量的影响，并在研究中论证了恶劣天气事件对交通量影响的延迟效应。此外，在公共交通出行领域，汪世雄等人以地铁客票数据为依据，研究了降雨对福州地铁用户出行量变化的影响。

国外学者对此的研究表明，雨、雪和雾均会降低交通出行需求和路通交通量，但影响程度在不同国家和地区呈现出差异性。例如，降雪可致使美国爱荷华州高速公路交通量下降16%～47%；在土耳其伊斯坦布尔，降雪可显著降低交通量约60%；而在北欧的挪威，通常只有极端寒冷条件下的降雨和大风才会显著抑制公路交通出行量。不同地区司机对各类天气的适应度不同，出行和驾驶习惯也受区域环境影响显著，因此会出现上述差异化影响现象。

纵观典型研究案例，公路交通出行量除受降雨等恶劣天气强度影响外，也与区域气候适应性特点、出行工具类别、司机和乘客个人特征有关。而货车和客车因出行目的和车型类别存在显著差异，因此受同样恶劣天气事件影响也会有一定区别。对此，本篇文章依托广深高速6种典型货车出行量统计数据，进一步探究和分析珠三角地区不同类别降雨对各类货车出行量变化的影响。

二、广深高速货车交通量结构分析

2020年初撤销省界收费站后，我国高速公路对货车实施全网按车型计费，货车按收费车型总共划分为6类，车型划分标准依据《收费公路车辆通行费车型分类标准》（JT/T 489-2019）。1类货车和2类货车均为两轴车型，其中，车长小于6000mm且最大允许总质量小于4500kg划为1类货车；车长不小于6000mm或最大允许总质量不小于4500kg的划为2类货车；3轴～6轴的车型分别定义为3类货车、4类货车、5类货车和6类货车。

根据2020年5月6日恢复新冠肺炎疫情免收通行费以来，至2021年11月广深高速各类货车交通量统计数据，本次研究统计给出各型货车的按行驶里程加权的日均交通量分布情况如图1所示。总体上可以看出，广深高速全车型日均货车交通量水平可达2万辆/日。其中，1类货车日均交通量约为10500辆次，排在全车型第1位；2类货车日均交通量约为4000辆次，排在全车型第2位；6类货车日均交通量约为2000辆次，排在第3位。3类、4类和5类货车交通量水平相对较低，日均交通量分别约为1200辆/日、900辆/日和500辆/日。

图1 广深高速各型货车日均交通量

根据统计分布可以看出，中小型货车（1类、2类）日均交通量浮动相对较大。1类货车交通量主要波动区间为9900辆/日～11900辆/日，低限置信区间为7000辆/日，极个别日期会出现交通量低于7000辆/日的情况；2类货车交通量主要波动区间为3500辆/日～4500辆/日，低限置信区间为2000辆/日，极个别日期会出现交通量低于2000辆/日的情况。对于大型货车，平均交通量水平相对稳定且分布集中。在春节、国庆节等大型节假日期间，各型货车的出行量水平均会在不同程度上呈现出显著偏低的情况，如箱型图中低限置信区间以外的样本统计点所示。换言之，该日期内的交通观测值不能够充分体现总体样本的统计分布，具有特殊性。因此，在研究恶劣天气事件等外部因素对交通量影响时，也应进一步对该类样本数据予以剔除，以防引入过强的干扰噪声。

从时间序列统计结果可以看出，6种货车的每日交通量占比结构相对稳定，如图2所示。其中1类货车的行驶量常年占比超过50%，2类货车占比约为20%，6类货车的占比约为10%，这也反映出此3类车型是广深高速货车收费的最主要车型。值得说明的是，6类货车出行量的相对占比呈现出一定周期性特征。在周日，6轴货车的相对占比可达12%～13%，其根本原因是中小型货车在周日时的出行量相对降低，而6轴货车的出行量受周末影响相对较小，因此呈现出这一周期性特征。

图2 广深高速各型货车出行量占比结构

三、珠三角地区降雨特征与分类

（一）广深高速沿线降雨特征

珠三角地区濒临海洋，气候类型接近热带季风气候，降雨频繁，几乎没有降雪。该地区的主要降雨为每年的4月～10月。本次研究根据中国气象局地表气象观测数据，采用地理栅格匹配的方式，统计给出广深高速全线日均降雨情况，统计时段为2020年5月～2021年底。

图3按时间序列方式给出广深高速全线日均降雨量分布状况。2020年和2021年两年数据显示，4月底～10月初为该地区降雨频发时段，11月～次年3月降雨较少，这与该地区近10年降雨整体特征基本一致。可以看出，该区域的降雨事件中，暴雨（累计观测降雨量不小于50mm/日）并不罕见，这与我国内地中部和北方地区形成鲜明对比。在2021年底台风“狮子山”事件当日，全线平均累计降雨超过150mm。此外，广深高速沿线各个区域在每年的降雨季可累计迎来数十乃至近百场大大小小的降雨，既包括连续大范围降雨事件，也包括小范围局部降雨事件。这对于分析该区域各种降雨事件对高速公路货车出行量的影响提供了良好的统计样本。

图3 广东省珠三角区域平均降雨状况时序分步

（二）降雨类别和等级划分

通常，降雨强度根据单位时间内降水量可划分为4个等级，24小时内降雨量小于10mm划分为小雨，10mm～25mm划分为中雨，25mm～50mm划分为大雨，50mm以上划分为暴雨。在此基础上，综合考虑珠三角地区降雨空间特征，本研究进一步将降雨事件划分为大范围降雨和局部降雨。这是因为高速公路里程较长并且行驶车辆既有长途出行也有短途出行，而长途车辆在其一次出行中可能会穿越多种不同的天气事件。因此，将降雨事件进一步划分为局部降雨和大范围降雨对于分析高速公路交通量变化影响具有现实意义。针对目标给定的高速公路线路，综合考虑降雨空间范围和内部各观测点降雨量等级，提出大范围降雨和局部降雨等级划分依据如表1所示。对于给定研究区域，若24小时累计降雨覆盖空间超过80%，则划分为大范围降雨；否则归类为局部降雨，降雨强度根据该区域内24小时最大累计降雨量观测值定义。

表1 大范围和局部降雨等级划分依据

四、降雨对各型货车出行量影响分析

该研究对2020年5月～2021年底中国气象局地表气象观测数据和该时段内广深高速全线各型货车每日出行量统计数据进行时空耦合，得到广深高速全线每日降雨状况信息，以及相应场景下各型货车出行量。根据降雨空间覆盖范围和当日各观测点累计降雨量信息进一步将降雨场景分类为大范围降雨和局部降雨，在剔除节假日样本数据的前提下，对各类场景下各型货车出行量的变化开展样本均值分析和分布统计检验。测算得到局部降雨和大范围降雨天气事件下1类～6类货车出行量均值变化及95%统计置信区间，结果分别如图4和图5所示。

图4 各等级局部降雨对各型货车出行量变化的影响

图5 各等级大范围降雨对各型货车出行量变化的影响

该研究结果与国内外其他典型案例结论一致的是，降雨会在一定程度上降低交通总体出行量，而影响的拐点通常是暴雨场景（24小时累计降水量不小于50mm）。对于不同降雨等级，小雨到大雨对货类车整体出行的影响相对较小。结合出行量变化95%置信区间来看，局部小雨、中雨和大雨并不会显著影响各型货车的出行需求。当发生局部暴雨事件时，小型货车（1类）和大型货车（5类和6类）的出行量分别会降低11%和8%左右，而3类货车受到的影响最低。其主要原因是3类货车多为区域或城际间工程运输车辆，局部降雨大多情况下范围小，持续时间相对较短，对其当日出行需求影响不大。换言之，在局部降雨场景下，该类车辆可以相对灵活调整当日内的出行时间，而不影响其当日作业。

通过对比大范围降雨和局部降雨情景下各类货车出行量变化的统计数据可以看出，同等级的大范围降雨相较于局部降雨对各类车辆交通出行量均呈现出更加显著的影响。在局部降雨场景下，除暴雨外，其他等级的降雨对货车出行量几乎没有显著性影响，但是当大范围降雨事件发生，各类车辆的出行量均会出现明显的降低。具体来看，局部暴雨场景下，1类～6类货车出行量分别降低11.25%、4.56%、4.78%、5.62%、8.79%和8.99%；大范围暴雨场景下，1类至6类货车出行量降比分别可达25.23%、13.08%、16.76%、15.59%、13.81%和14.52%。此外，大范围降雨时，大雨和暴雨事件对各类车型出行量影响的置信区间上限和下限较局部降雨场景下更加接近均值，这也可以说明大范围降雨事件对各类车出行量的影响从统计分布上来看更为显著。

从不同车型之间的比较来看，1类货车的出行量受强降雨事件的干扰最大，显著高于其他车型出行量的变化。一方面，此类货车相较大型货车在恶劣天气下的行驶安全性较低；另一方面，此类货车多为区域性中短途运输车辆，出行安排相对弹性。对于大型货车，尤其是4类～6类货车，行驶路径大多为贯穿广深高速的长途运输车辆，局部暴雨和大范围暴雨对其出行影响呈现出显著的差异。一定程度上可以反映出，对于此类货运车辆，往往不会过于受制于途经点、始发地、亦或是目的地的局部暴雨事件。而对于大范围降雨，尤其是暴雨，大型货车的出行量往往会受到显著影响。

五、结语

本文对降雨影响高速公共路货车出行量变化开展了进一步研究，依托珠三角地区地表气象观测数据和广深高速公路收费统计数据，将降雨事件进一步分类为大范围型降雨和局部型降雨，并分类测算和统计分析了各等级降雨影响下广深高速公路的6种货车出行量变化。研究表明，降雨对高速公路上不同车型的货车出行量影响具有显著差异性，小型货车出行量受降雨影响更为显著，而大型货车的出行量受降雨影响相对较低。大范围降雨相较局部降雨对各类货车出行带来的影响更为突出，大范围降雨时，广深高速小型货车交通量平均下降25%，大型货车交通量降低接近15%。本研究及相关结论对于恶劣天气场景下高速公路交通需求预测及管控优化、开展恶劣天气事件级联效应下的区域社会经济影响分析均具有重要参考意义。