乌鲁木齐机场高速路降雨天气的交通调查与特性分析

2015-04-21朱兴琳刘泓君

交通科技与经济 2015年6期

唐榛，朱兴琳，刘泓君

（新疆农业大学机械交通学院，新疆乌鲁木齐830052）

交通调查是交通研究的基础性工作，通过客观调查的手段，得到交通流及与其有关现象的基础数据，从而进行分析，深入了解和掌握交通流的特性及规律，为交通设施建设、交通管理与控制、交通规划、交通安全、交通流理论研究等方面提供实际参考资料和基础数据。本文以新疆乌鲁木齐市机场高速路基本路段在降雨天气的交通调查为例，建立合理的调查方案，采用人工和摄像机共同采集数据的方法，通过人工调查的数据和Auto Scope（视频交通检测系统）软件分析的数据对比，提高数据的精度和可靠性。最后运用科学分析得到的数据，进行高速公路在降雨天气下的交通流特性分析研究。本文重点围绕交通调查中的一些常用人工调查法开展调查工作，旨在增强研究人员及调查人员对调查方法的掌握和对交通流特性的理解，促进人们对调查方法的思考和创新，对交通调查的实践性和应用性研究具有较大意义。

1 交通调查的目的

一般而言，交通调查的主要目的是收集真实可靠的基础数据，本次调查的目的是为了获得高速公路在正常天气和降雨天气的交通量、行车速度、密度、车头时距等基础数据，为后续的交通流特性研究做准备。

2 交通调查的内容

2.1 调查时间

交通调查的时间和持续时长是根据所要收集数据的类型及用途来确定，通常的调查时间为24h、16h、12h、高峰小时调查等，一般的调查要求避免异常天气或者特殊情况，本次调查旨在获得非正常情况下的交通数据，因此调查的时间选择适用于高速公路调查的高峰小时调查，由于乌鲁木齐市在2015－06－15下午—2015－06－16上午迎来入夏以来最强降雨，整个过程的降水量为大到暴雨，因此具体调查时间选择在2015－06－16上午的9:00～11:00早高峰进行，并选择在17日上午的同样时间段、同样地点，采集正常天气数据作为对比。

2.2 调查地点

调查的观测点通常有连续式观测站、间歇式观测站、临时性观测站，本次调查根据实际情况和需要选择临时性观测站。调查地点要本着全面覆盖、实事求是、合理布局、规模适度、定量分析与定性分析相结合的原则，依照“科学、全面、合理、创新”的指导思想进行。即观测点要对调查的路段全面覆盖，提高数据的精度和代表性，结合调查不同路段的特点采用不同的对策，使站点的效率最优化，定量分析与定性分析相结合，使站点的选择科学合理。因此通过实地考察，综合考虑成本及周边环境等因素，最终在机场高速路上选取两处调查地点，调查地点1位于厦门路与乌昌公路交叉口处的横跨机场高速路的过街天桥上，调查地点2位于S112线星沃机械处的横跨机场高速路的过街天桥上，如图1、图2所示。

图1 调查地点1

图2 调查地点2

2.3 交通量调查

交通量的调查方法通常取决于现有设备、经费、技术条件、调查环境等因素，主要的调查方法有人工计数法、浮动车法、机械计数法、录像法等，经过综合考虑，本次调查采取以录像法为主、人工计数法为辅的方法进行。调查的地点均位于过街天桥上，调查对车辆的正常行驶不会产生影响，且能保证摄像机架设的高度和拍摄的视野。常用的录像法是拍摄完成后，将录像重新播放，按一定的时间间隔来人工统计计数，时间和经济成本均花费较高，本次调查人工需要现场来计数，视频资料用AutoScope软件分析。设计调查如表1所示。

表1 机场高速交通流量调查表

2.4 车速调查

车速是人们出行时所考虑的重要因素之一，常见的车速调查有地点车速和区间车速。

地点车速是指车辆通过某个地点的瞬时速度，本次调查采用雷达测速仪的测量方法，且与人工调查法相结合，雷达测速法由调查人员手持Bushnell雷达测速仪在过街天桥上测量，一个车道一个调查员。设计的调查表如表2所示。

表2 机场高速雷达测速调查表

人工调查法是在调查路段设置一段小距离l，以路边的照明灯柱为参照物，事先用激光测距仪或皮尺量取灯柱间的距离。调查时一个车道一个调查员，调查员用秒表记录车辆通过小距离l的起始灯柱到终止灯柱的时间，即可求出地点车速。调查表如表3所示。

表3 机场高速地点车速调查表

区间车速的调查通常有牌照法、流动车法、跟车法、五轮仪测速法和光感测速仪法。本次调查采用牌照法来测量区间车速，能较好地反应出交通堵塞和通行效率等方面的问题。将两个过街天桥编号设置为起点、终点，在每个调查点、每个车道上安排2人，1人负责记录，1人负责报告车辆的牌照、车型和到达时刻，调查完成后，将起点、终点的同一车牌号码综合起来，计算出行驶时间，根据调查两点间的距离L得出区间车速。调查表和统计表如表4、表5所示。

表4 机场高速牌照法调查表

表5 机场高速牌照法统计计算表

2.5 调查数据的处理

通过调查得到了人工调查和视频数据，人工调查数据通过统计方法进行总结，视频数据通过AutoScope软件进行分析。AutoScope是美国ISS（Image Sensing System）公司开发的一款视频交通检测系统，它能够通过对视频资料的分析，得到交通流量、速度、空间占有率、车辆分类及车头时距等数据。将录像在软件中重新播放，软件设置为每5min记一次数，每种天气情况分析5次后，得到的数据与人工调查数据对比，求得平均校准系数，然后做第6次分析，得到最终较为准确的数据。

2.6 调查的注意事项

1）降雨天气的调查与正常天气不同，调查人员和调查所用的仪器设备均需要注意防雨防水，需要准备足够的雨衣、雨伞、塑料袋等防雨工具。

2）调查前，因为调查需要的人员较多，因此需要对调查员进行必要的安全和调查培训工作，对调查人员分组布置任务，使调查员熟练掌握调查方法，本着认真负责、科学客观的态度来调查，尽量避免主观意识带来的误差。

3）录像机的架设要保证充分的视野，拍摄到一定距离内所有车道的情况，要注意录像机的内存及电量，准备足够大的内存卡及移动电源充电设备。

4）地点车速调查时，注意避免总是选择车队中的第一辆车、选择某一车种的比例或者选取高速车辆比例过大等问题，争取调查能反映真实的状况，避免数据资料失真。

5）处理数据时，要按照统计方法剔除异常数据的最大和最小值，以科学的态度认真处理。

3 交通流特性分析

3.1 自由流速度特性分析

根据调查数据，获得雨水路面和正常路面状态下高速公路自由流的速度统计，如图3和4所示。

图3 雨水路面形态车辆自由流速度

图4 正常路面形态车辆的自由流速度

由图3和图4可知，高速公路处于雨水路面和正常路面形态时，车辆的自由流速度会明显不同。处于雨水路面形态时两条车道的自由流速度均在60km／h左右，正常路面形态下两条车道的自由流速度多处于60～80km／h，尤其是超车道的自由流速度明显较雨水路面的自由流速度高。这是由于雨水路面摩擦系数较正常路面的摩擦系数小，且降雨直接影响驾驶员的视觉，因此驾驶员选择的行驶速度较低，且驾驶行为较为谨慎。

3.2 平均速度分析

由于降水的影响，直观上可以明显看出，高速公路交通流的平均速度比正常路面条件下有所降低，通过调查得到乌鲁木齐市机场高速路在雨水路面形态下的调查路段平均速度，如表6所示。

表6乌鲁木齐市机场高速路雨水路面形态平均速度表

由表6可知，雨水路面形态下的高速公路，超车道和行车道交通流车辆的平均速度均较正常路面有所衰减，超车道的衰减更为明显。

3.3 速度分布特性分析

高速公路交通流受降雨和雨水路面形态的影响，车辆行驶速度的分布规律与正常条件有所差异，通过对调查数据的分析，对雨水路面形态和正常路面形态下车辆行驶速度进行统计，如图5和图6所示，雨水路面形态下高速公路交通流车辆速度呈偏态分布状，而正常路面呈正态分布状，这是由于交通流受降雨和雨水路面影响的车辆大多趋向于选择一个较低的速度行驶，选择较高车速的车辆较少。而且两种形态下最大频数所对应的速度值也有明显差距，雨水路面形态的速度明显小于正常形态的速度。

图5 雨水路面形态车辆速度频数

图6 正常路面形态车辆速度频数

3.4 车头时距分布特性分析

乌鲁木齐机场高速路交通流在雨水路面和正常天气路面的车头时距与速度差关系散点如图7～图10所示，由于AutoScope分析软件无法分析出具体每辆车的车速和车辆间的车头时距，只能得到每5min内通过车辆的平均车速和平均车头时距，所以图7～图10实际表示的是每5min的平均车头时距与平均速度差的关系。

图7 雨水路面行车道车头时距－速度关系

图8 雨水路面超车道车头时距－速度关系

图9 正常天气路面行车道车头时距－速度关系

图10 正常天气路面超车道车头时距－速度关系

雨水路面行车道的散点中心大约在车头时距的3.3s处，速度差在±2m／s以内；雨水路面超车道的散点中心大约在3.8s处，速度差在±4m／s以内；正常天气路面行车道的散点中心大约位于车头时距为2.7s处，速度差在±3m／s以内；正常天气路面超车道的散点中心大约位于3s处，速度差在±6m／s以内。其总体规律为:雨水路面的各车道较正常天气路面的车头时距大、速度差的离散范围小；各种天气情况下超车道较行车道的车头时距大、速度差的离散范围大。形成这种规律的原因是:雨水天气状态下，驾驶员受视线、道路状况的影响，选择了车头时距较大、车速较低、较为谨慎的驾驶方法，在超车道上行驶的车辆，则会选择相对更大的车头时距和车速。