北京市快速路小客車空駛率與流量關(guān)系研究

北京市快速路小客車空駛率與流量關(guān)系研究

0小客車空行駛率與流量關(guān)系建模隨著城市化進(jìn)程的加快，人們生活水平不斷提高，私家車逐漸成為人們?nèi)粘Ｂ眯械慕煌üぞ?。然而城市中小客車空駛現(xiàn)象十分普遍,車輛使用效率低,交通出行量增加,交通擁堵加劇。因此,對(duì)城市小客車空駛現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查與分析,采取針對(duì)性策略,降低小客車空駛率,提高道路通行能力現(xiàn)實(shí)意義突出,作用深遠(yuǎn)。國(guó)外對(duì)空駛現(xiàn)狀研究集中在合乘車道方面。早在上世紀(jì)60年代,美國(guó)一些地區(qū)車輛空駛現(xiàn)象引起了管理者的重視,研究人員針對(duì)過高的車輛空駛率提出鼓勵(lì)合乘出行的對(duì)策。美國(guó)加利福尼亞歐文大學(xué)曾在HOV專用車道基礎(chǔ)上提出“HOT車道”。HOV專用車道既能提高客運(yùn)能力,又縮短人均出行時(shí)間,提高車輛使用效率,有效緩解了交通擁擠。國(guó)內(nèi)對(duì)車輛空駛尚無系統(tǒng)研究,有關(guān)小客車空駛率的文獻(xiàn)幾乎空白,僅有極少文獻(xiàn)研究出租車和公路貨運(yùn)空駛?？盗敉摹痘贔CD的城市出租車空駛率及擁有量的計(jì)算》是通過對(duì)采集的FCD數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行處理分析,研究出租車擁有量與空駛率比例關(guān)系及比例系數(shù)影響因素,為出租車管理乃至城市交通管理提供了理論參考。王祖和、吳守榮、王明遠(yuǎn)的《降低公路空駛率提高運(yùn)效的有效途徑》對(duì)公路貨運(yùn)空駛原因進(jìn)行了分析,提出了降低空駛率,提高運(yùn)輸效率的對(duì)策。本文通過對(duì)北京市東西三環(huán)快速路小客車空駛現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查,建立基于調(diào)查數(shù)據(jù)分析的小客車空駛率與流量之間關(guān)系模型,運(yùn)用東三環(huán)快速路調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。論文成果填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在小客車空駛領(lǐng)域研究的空白,為提高大城市小客車出行效率,鼓勵(lì)合乘,提倡公交優(yōu)先,確保交通暢通提供了重要參考。1其他設(shè)置乘子車輛空駛小客車是指在道路上運(yùn)行的小客車內(nèi)只有駕駛?cè)硕鵁o其他乘員的車輛。空駛率是指在特定時(shí)間段內(nèi)通過道路某斷面空駛小客車數(shù)量占全部車輛的比率。調(diào)查對(duì)象為小客車,是指7座以下的小客車(含出租車)。1.1調(diào)查時(shí)天氣雪朗,調(diào)查時(shí)間:2014年5月27日、2014年6月5日,早7:30~11:00及15:00~18:30。調(diào)查時(shí)天氣晴朗,交通運(yùn)行正常。調(diào)查地點(diǎn):(1)西三環(huán)快速路六里橋往南300m人行過街天橋所處斷面;(2)東三環(huán)快速路浮家橋所處斷面。調(diào)查斷面均為四幅路,主路雙向6車道,調(diào)查方向均為由南向北。1.2調(diào)查地點(diǎn)的確定調(diào)查參數(shù)包括所選取路段幾何參數(shù)與交通參數(shù)。幾何參數(shù):調(diào)查地點(diǎn)位置、調(diào)查地點(diǎn)橫斷面和車道數(shù)等。交通參數(shù):依據(jù)小客車空駛分類要求的流量(即:沒有乘員的車輛,有一名乘員的車輛,2名及2名以上乘員的車輛)、其他車型(包括中型車、大客車、大貨車及摩托車等)流量等。1.3檢查方法采用人工法。主路單方向需調(diào)查人員3~4人,每人負(fù)責(zé)一個(gè)車道,1人負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)時(shí)段。1.4審查要求調(diào)查人員仔細(xì)辨認(rèn)經(jīng)過觀測(cè)斷面的小客車空駛狀況,按5min時(shí)間間隔連續(xù)統(tǒng)計(jì),同時(shí)記錄通過觀測(cè)斷面的其他車型流量。2數(shù)據(jù)分析和模型的構(gòu)建2.1東三環(huán)浮家橋調(diào)查斷面空駛率隨時(shí)間的變化規(guī)律,可分為以下3個(gè)基本內(nèi)分車數(shù)量、單次運(yùn)行時(shí)間以及從車輛組成的內(nèi)分時(shí)長(zhǎng)數(shù)據(jù)調(diào)查分別在北京市西三環(huán)六里橋南側(cè)與東三環(huán)浮家橋兩個(gè)觀測(cè)斷面進(jìn)行。西三環(huán)六里橋南側(cè)調(diào)查地點(diǎn)小客車空駛率及對(duì)應(yīng)流量調(diào)查數(shù)據(jù)如表1。表中流量為單向所有車道每5min流量,單位為veh/5min,空駛率為對(duì)應(yīng)觀測(cè)斷面5min的空駛率。(1)東、西三環(huán)快速路觀測(cè)斷面數(shù)據(jù)分析調(diào)查時(shí)間內(nèi)通過西三環(huán)六里橋南側(cè)調(diào)查斷面小客車流量占總流量的76.5%。其中無乘員小客車占51.7%,僅有1名乘員小客車占20.8%,有2名乘員(含2名)以上的小客車僅占4%。其他車輛占總流量的7.2%(其他車輛包括中型客車(2.6%)、大型客車(3.7%)、貨車(0.6%)、摩托車(0.3%)),如表2。調(diào)查時(shí)間內(nèi)通過東三環(huán)浮家橋調(diào)查斷面小客車流量占總流量的74.3%。其中無乘員小客車占53.9%,僅有1名乘員小客車占18%,有2名乘員(含2名)以上的小客車僅占2.4%。其他車輛占總流量的6.2%(其他車輛包括中型客車(4%)、大型客車(2%)、貨車(0.06%)、摩托車(0.14%)),如表3。(2)東、西三環(huán)快速路調(diào)查斷面空駛流量與空駛率分析調(diào)查發(fā)現(xiàn),西三環(huán)六里橋南側(cè)調(diào)查斷面(觀測(cè)時(shí)段5min)小客車空駛現(xiàn)象嚴(yán)重,空駛率主要集中在40%至65%之間,如圖1。圖2為西三環(huán)六里橋南側(cè)觀測(cè)斷面空駛流量、流量及空駛率隨時(shí)間變化分布圖。從圖2看出,西三環(huán)六里橋南側(cè)調(diào)查斷面流量集中在250~350veh/5min之間。早高峰期間小客車空駛率在60%~65%之間,個(gè)別時(shí)間段空駛率高于65%(如上午7:55~8:05時(shí)間段空駛率為67.9%)。相比早高峰,晚高峰期間小客車空駛率有所降低,主要分布在55%~60%之間。平峰期間空駛率明顯低于早晚高峰期間空駛率,主要分布在40%至50%之間。圖3為東三環(huán)浮家橋觀測(cè)斷面空駛流量、流量及空駛率隨時(shí)間變化分布圖。從如圖3看出,東三環(huán)浮家橋調(diào)查斷面流量在250~350veh/5min之間。早高峰期間空駛率在55%~60%之間,個(gè)別時(shí)間段空駛率高于65%。相比早高峰期間,晚高峰期間空駛率有所降低,在50%~55%之間。平峰期間空駛率整體低于早晚高峰期間空駛率,主要集中在45%~55%之間。上述對(duì)比分析表明:調(diào)查時(shí)段內(nèi)東西三環(huán)小客車平均空駛率均在50%以上,東三環(huán)略高于西三環(huán);早高峰期間小客車空駛率在60%左右,西三環(huán)高于東三環(huán),早高峰高于晚高峰;小客車內(nèi)有2名乘員的不足5%(不含出租車)?？梢?小客車空駛現(xiàn)象較為嚴(yán)重,造成資源浪費(fèi),應(yīng)引起高度重視。2.2模型的構(gòu)建2.2.1小客車空行駛模型選取每5min時(shí)間段內(nèi)的流量為自變量,每5min時(shí)間段內(nèi)小客車空駛率為因變量,以西三環(huán)六里橋南側(cè)觀測(cè)斷面數(shù)據(jù)作為樣本,建立方程如下:式中:rk(q)為選定的一組關(guān)于q的線性無關(guān)函數(shù)(k=1,2,…,m,m<n);f(q)為預(yù)測(cè)小客車空駛率;q為調(diào)查時(shí)段5min內(nèi)的流量;ak為待定系數(shù)(k=1,2…m,m<n);為使得到的模型更準(zhǔn)確,則wi與f(qi)的距離δi的平方和最小,i=1,2,…,n。式中:wi為實(shí)際小客車空駛率;(qi,wi)為每5min內(nèi)的流量與空駛率;確定關(guān)于a1,…am的線性方程組:即進(jìn)而確定ak值。2.2.2空行駛率與流量關(guān)系方程依據(jù)表1數(shù)據(jù)建立小客車流量與空駛率關(guān)系模型并對(duì)空駛率與流量關(guān)系模型參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。方程式為:通過對(duì)不同流量分析及方程(2)、(3)、(4),確定ak(k=1,2,3)及空駛率與流量關(guān)系方程:其中:a3為常數(shù);且令ε=|f(qi)-wi|,ε為絕對(duì)誤差。由于調(diào)查地點(diǎn)每5min內(nèi)流量是離散型變量,取值范圍為0~400輛。根據(jù)方程(2)、(3)、(5)、(8)及表1數(shù)據(jù)可知,不同范圍的流量值對(duì)應(yīng)a3值不同。如表4。2.3小客車空行駛行為預(yù)測(cè)模型為驗(yàn)證模型(7)的準(zhǔn)確性,采用東三環(huán)浮家橋觀測(cè)斷面調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。模型預(yù)測(cè)空駛率與實(shí)際空駛率之間絕對(duì)誤差主要在5%以內(nèi),個(gè)別觀測(cè)時(shí)間段誤差高于5%,但數(shù)量極少,對(duì)模型準(zhǔn)確性及結(jié)論分析幾乎沒有影響。由于個(gè)別車輛車速過快或車窗顏色較深觀察不準(zhǔn)確或被其他車道的車輛遮擋,存在微小誤差,但不影響模型預(yù)測(cè)及結(jié)論。從調(diào)查時(shí)段總體分布看,實(shí)際觀測(cè)小客車空駛率值與模型預(yù)測(cè)空駛率值誤差平均在5%以內(nèi),誤差范圍較小,模型可用于北京市三環(huán)快速路小客車空駛狀況研究。通過對(duì)東、西三環(huán)快速路觀測(cè)斷面小客車空駛現(xiàn)狀調(diào)查,研究了小客車空駛特性,建立了小客車空駛率預(yù)測(cè)模型,結(jié)果表明:(1)早晚高峰期間,小客車流量占總流量比例較高,主要集中在75%~80%之間,個(gè)別時(shí)間段小客車流量占總流量80%以上。三環(huán)路經(jīng)常發(fā)生交通擁堵,與三環(huán)路小客車高出行率密切相關(guān)。(2)平峰時(shí)段,小客車流量占總流量比例集中在67%~75%之間,與高峰時(shí)段相比只減少了不足10%,說明不論高峰時(shí)段還是平峰時(shí)段,小客車出行比例均在70%以上,是形成交通流的主要車型。(3)小客車空駛流量主要集中在100~200veh/5min,上午小客車空駛流量值主要在150~200veh/5min之間波動(dòng),下午小客車空駛流量值略低于上午,主要在100~150veh/5min之間波動(dòng)。(4)5min流量基本在250~350輛之間變化。早晚高峰期間小客車空駛率變化范圍為55%~65%;平峰時(shí)段小客車空駛率整體低于早晚高峰時(shí)段小客車空駛率,變化范圍為40%~55%。觀測(cè)期間內(nèi),觀測(cè)斷面處小客車空駛率均在50%以上。較高的空駛嚴(yán)重影響著道路交通暢通。3優(yōu)化設(shè)置,增加出行總量三環(huán)快速路小客車出行比例高、空駛率高、使用效率低是造成三環(huán)快速路交通擁堵的重要原因之一。因此,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)北京市快速路小客車空駛現(xiàn)狀調(diào)查與研究,采取科學(xué)應(yīng)對(duì)策略,降低小客車空駛率,減少交通擁堵,提高道路通行能力。(1)大力發(fā)展公共交通軌道交通不受道路條件影響,能夠保證出行時(shí)間的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,運(yùn)行效率高。軌道交通、快速公交和常規(guī)公交的優(yōu)化設(shè)置與換乘,能吸引交通參與者更多地選用公共交通出行,進(jìn)而減少小客車出行比例和空駛,有效緩解交通擁堵。(2)設(shè)置合乘車道鼓勵(lì)合乘設(shè)置合乘車道是在時(shí)間和空間上保證合乘車輛優(yōu)先通行的重要舉措,在運(yùn)行速度、行程時(shí)間和運(yùn)行可靠性等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),從而吸引更多出行者合乘并使用合乘車道。國(guó)外實(shí)踐證明合乘及合乘車道可大大提高小客車使用效率。北京城區(qū)的交通問題異常突出,需要結(jié)合道路交通狀況認(rèn)真研究在三環(huán)及其他快速路上設(shè)置合乘車道的可行性和必要性,對(duì)于控制空駛小客車數(shù)量,提高載客人數(shù),降低空駛率,有效緩解由于低效率小客車出行帶來的道路流量增加而引起的交通擁堵問題,是一個(gè)值得認(rèn)真商榷的解決方案。(3)提高小客車用車成本小客車空駛的一個(gè)重要原因是用車成本低,不足以使出行者放棄小客車出行,轉(zhuǎn)而采取低成本的公共交通或自行車交通出行,因此在道路擁擠收費(fèi)、停車收費(fèi)、燃油費(fèi)等方面加強(qiáng)針對(duì)性研究,制定符合北京市交通可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)杠桿政策,對(duì)提高小客車使用效率,確保道路交通暢通非常必要。4小客車空行駛率模型通過對(duì)北京市三環(huán)快速路小客車空駛現(xiàn)狀數(shù)據(jù)調(diào)查與分析,得到結(jié)論如下:(1)北京市三環(huán)快速路小客車空駛現(xiàn)象嚴(yán)重,大量空駛流量占用有限的道路空間,加劇了交通擁堵,惡化了交通環(huán)境。(2)基于調(diào)查數(shù)據(jù)建立了符合三環(huán)快速路小客車空駛率與流量關(guān)系