利用收费站进行交通量统计的方法探究

史会东，何山清，陈宝银，李 艳

(武汉工业学院土木工程与建筑学院，湖北武汉430023)

利用收费站进行交通量统计的方法探究

史会东，何山清，陈宝银，李 艳

(武汉工业学院土木工程与建筑学院，湖北武汉430023)

针对高速公路的特点，对利用高速公路收费站进行交通量统计的计算方法进行分析研究，给出交通量的计算优化方法，建立收费站和交通调查智能系统的计算机模型。

高速公路;收费站;交通量;交通量统计

交通调查是测定道路交通流并进行分析，从而掌握交通流的规律，目的是为了向交通、城建、环保、公安交通等管理部门提供用于改善和优化道路交通的实际资料数据。交通统计信息工作是由于国家法律法规和公路发展需要，对交通行业的情况进行统计调查和分析［1］。

随着交通工程学在我国不断深入的应用，以及交通行业基础设施的不断完善，统计信息量不断增长，交通调查工作出现了新局面，公路交通部门进行了各项调查为公路网规划、项目可行性研究、收费标准及经济效益分析等提供了最新的实际资料，统计数据的数量和质量也在不断增加和提高。

1 路段交通量统计方法

基本原理及方向规定：起始收费站的车辆方向记做a，反向记做b。某个路段总的交通量，等于各个部分(收费站)两个方向交通量之和。

收费站编号：由公路入口开始的起始收费站为收费站1，往后所有收费站按顺序便如其中，依次类推至收费站n(所有符号均为自然数)。

交通量符号：起始收费站1，方向a上的交通量为A1，中间与其他公路相连接的主收费站和其他匝道收费站按顺序编入其中，最终收费站也便如其中，依次类推至An;b方向上交通量B1从起始收费站开始编号，依次同理类推至Bn，某路段交通量Sk=Ak+Bk。

路段划分：将公路划分各个路段，A1到A2间为路段1，依次类推，An－1到 An间为路段 n －1。

由于收费站2开始，在a方向的交通量由三部分组成：从收费站1的交通量A1、由匝道进入公路的交通量、由匝道驶离公路的交通量，在b方向上的交通量同理类推。

起止路段交通量关系公式：

用归纳法求任意路段k(1≤k＜n)的交通量式Sk。

(2)路段k的交通量Sk

总交通量：S=Max［S1，…，Sn］.

由以上公式可知，当知道某一路段的交通量时，并且知道各个收费处的出入车数量，那么可以计算任意路段的交通量。

理论分析中，相邻收费站的同一方向的数据一致，但是实际影响因素太多，出现偏差，则需要用把多余数据进行均分，去最小偏差值求得此方向数据。

2 应用实例

在实际交通量调查与统计中，通常通过设立观测点来统计现场交通量，但是有其局限性，耗费大量人力物力，以公路短时间观测得到的交通量来代替长期的交通量，以公路中某段距离观测得到交通量来代替整个公路的交通量，必然会存在误差;观测员对车辆的具体信息也会产生误差，而收费站会对车辆的具体信息做详细记录，保证了车辆信息的正确性，收费站设置的永久性也为长期观测提供了保证。

某公路由起止收费站和5个匝道收费站组成，7个收费站将公路分为6个路段，交通量编号为S1—S7，某时段收集到货车交通量数据，如表1所示。

表1 某时段公路货车交通量数据

表1中数据为理想化数据，即此时段车辆即时进出收费站，无其他外界因素影响，如货车在收费站停留、出现交通事故、出现车辆堵塞等，而实际这些因素对交通量影响小可以忽略，故与实际数据差别很小。

同理：S1=14456，S2=14793，S3=15188，S5=14614，S6=14471。

将数据绘制成图，如图1所示。

图1 路段货车交通量图

从图上可以的路段3、4交通量最大，起止路段处交通量最小，路段1到路段4货车流量变化平稳，从路段4到路段6货车流量急剧变少。

3 计算机处理基本流程分析

计算机处理基本流程如图2所示［2］。

图2 计算机处理基本流程

图中符号词语注释如下。

子系统：每个收费站做为一个子系统，对本身收到的信息进行加工处理，不能单独存在，连接着母系统。

母系统：连接着每一个子系统，所有信息的总数据库，有加工处理信息的作用。

即时数据流：指子系统收到入口数据流后直接对其进行处理后的数据流和入口数据流的合称。

加粗的连接线：表示多种车辆的信息数据流。

未加粗的连接线：表示单一车辆的信息数据流。

加粗的边框：表示多种车辆的数据流运算或结论的说明。

未加粗的边框：表示单一车辆的数据流运算或结论的说明。

虚的连接线：不存在的数据流，是对系统进一步的研究。

本流程从时间上是分两个阶段，一种是即时数据流的传输;一种是等待数据流的传输。系统处理过程如下。

(1)车辆在入口处车道进入后，车辆基本信息被记录下来，准确有效后发放通行券，同时信息被子系统传给母系统。

(2)车辆在进入出口处车道，回收通行券并确认无误后，栏杆抬起通过，通行信息被子系统记录同时传给母系统。

(3)每个子系统都把出入口数据流传给母系统进行计算，母系统从一个子系统收到一种车辆的出口数据流和从另一个子系统收到该车辆的出口数据流，中间的时间间隔就是车辆行驶时间。母系统可以计算出车辆的行驶时间、平均速度、起讫时间等。

(4)每个子系统在收到入口数据流和出口数据流的同时，可以即时地计算出交通量，行车密度等。

(5)母系统在汇总车辆的数据后，可以得出总交通量、OD表、通行能力等。

由上述模型看出：可以将收费系统和交通调查统计有效的结合起来，无论是哪种收费方式，只要输入车辆的基本信息，就可以用计算机及时有效的计算出车辆的各项指标和路段交通的具体情况，而通过上表分析得出这种方法是切实可行的，随着智能运输系统(ITS)的发展，电子收费系统、联网收费系统、收费监控系统的不断完善，电子收费系统将会为数据采集提供更加准确的车辆信息，包括车辆出行的准确起讫点、更加准确的车型信息、车辆出行性质、车辆的额定和实际载客载货信息等，此方法将在实际生产中发挥更大的作用。

4 结束语

高速公路收费站以保证高速公路畅通为必要前提做到收费延误时间最少，这就大大提高了减少了车辆滞留时间，提高了交通统计信息的准确性;高速公路的严格控制出入口、全封闭的特点为利用收费站进行交通量调查统计提供了前提和可能［3］。

总之，利用收费站进行交通量统计是简单易行、符合实际的，调查方法的推导改进和智能系统的计算机模型的建立为以后大型管理系统的建立，提供了计算方法和总体框架。

［1］ 王建军，严宝杰.交通调查与分析［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］ 王富，石景山.基于公路收费站的公路交通调查优化方法［J］.公路，2008(6).

［3］ 张恒奇.高速公路收费站系统效率分析［J］.东北公路，1997(4).

Exploration of the method of conducting traffic statistics by the use of toll station

SHI Hui-dong，HE Shan-qing，CHEN Bao-yin，LI Yan
(School of Civil Engineering and Architecture，Wuhan Polytechnic University，Wuhan 430023，China)

In response to the features of the highway，this article analyzes and studies the method of calculating of traffic statistics by the use of freeway toll station.It optimizes the calculation of the amount of traffic and gives the computer model which combines the management system of the toll and traffic survey.

highway;toll;volume of traffic;traffic statistics

TU 443

A

1009-4881(2011)03-0058-03

10.3969/j.issn.1009-4881.2011.03.014

2011-04-01.

2011-06-16.

史会东(1985-)，男，硕士研究生，E-mail：shd381124781shd@126.com.

何山清(1970-)，男，高级工程师，副教授，E-mail：285072783@qq.com