基于旅游区道路的交通流特性研究

乔建刚， 吴　琼

(河北工业大学 土木工程学院， 天津　300401)



基于旅游区道路的交通流特性研究

乔建刚， 吴琼

(河北工业大学 土木工程学院， 天津300401)

[摘要]旅游业是一个绿色产业，为了提高旅游区道路的通行能力和行车安全性，以交通流理论为基础，通过大量的对行车速度、交通量、车型等参数实地调研，分析旅游区道路速度的分布规律和交通组成，以此为基础分析出交通流参数速度、密度、交通量3参数之间的相互关系，及其大型车混入率对交通安全的影响，为保护改善旅游区的环境，促进旅游发展，提高旅游区道路的安全性提出来了一种新的研究思路。

[关键词]旅游区； 交通流； 道路

0引言

以旅游服务功能为主，交通功能为辅，或以交通功能为主但担负重要旅游功能的道路均可以视为旅游道路。道路作为乡村旅游景点与外界联系的纽带，其功能与一般公路有明显的差异，在景观性、舒适性和安全性等方面有其自身的特点。旅游区道路穿越于生态良好的自然区域之中，易对周边环境造成极大的生态影响。山西省公路局忻州分局2001年提出应按照旅游资源开发的特殊要求，围绕旅游服务，对旅游道路进行特殊设计。到目前为止，我国尚无指导旅游道路工程设计的技术标准和规范，但各地方根据旅游路段状况提出一些相应的规范。2009年四川省质量监督局发布的四川省地方标准中，包含了旅游道路建设与管理规范，规范中具体提出了旅游路段的设计建设标准，并给出了道路事例[1]。贵州省也提出了生态旅游二级公路设计标准。湖南农业大学园艺园林学院的郭春华和仲恺农业技术学院农业与园林学院的李宏彬从道路的结构选线对旅游区道路建设的生态保护措施进行探讨[2]；华中师范大学城市与环境科学学院的张慧从旅游区路段的设计对旅游道路规划设计进行初探[3]；四川省交通厅公路规划勘察设计研究所的蒋贵川、陈栋、易术讨论了旅游标志系统在道路上的设置和具体问题[4]。

N.Leiper认为，决定一个旅游系统发展状况的4个因素是客源地区域、目的地区域、旅行路径和旅游产业本身[5]，2014年通过检测普通路面与试验路面的噪声，发现2种路面材料的噪声值均呈现随车速的增加而增加的规律，得到试验路面相比普通路面可有效的降低噪声值 5-6 dB，为道路噪声的降低提供了理论依据[6]，为旅游路段路面改善提供参考。本文通过对旅游路段的数据调查，通过计算交通流3参数，分析此旅游路段的交通流特性，总结自然保护区路段的道路交通流特点[7]，为道路的相关设计以及有关规范的制定提供依据，通过对旅游路径的探讨为改善旅游区的道路环境，促进旅游区的发展奠定基础。

1实验方案设计

1.1试验仪器

本次试验数据采集统计主要使用的仪器为Metro Count 5600 Traffic Executive，试验在某个旅游地段搭建。本次试验的道路为双向两车道，采用图1，图2的安装方式，试验人员在路测运用仪器记录数据。

1.2交通流数据采集

本次试验数据采集选在国道进行，天气晴朗、空气适宜的山区旅游路段进行，实验中主要运用仪器MC5600来进行数据统计及计算(见表1，表2)。

图1　仪器安装方式Figure 1　Instrument installation

图2　旅游区路段现场记录Figure 2　Travel section on-the-spot record

表1 交通流量部分调查表Table1 PartquestionnaireintrafficflowTime时间段TotalClsClsClsClsClsClsClsClsClsClsClsClsMeanVpp85—12345678910111211:00-11:14804001000030032.6—11:15-11:2933310033100013003641 11:30-11:442308041300070035.242.811:45-11:5923060220000130034.542.512:00-12:1430480111000150036.741

表2 旅游路段交通流量调查统计表Table2 Statisticsoftourismtrafficflowinvestigation车速/(km·h-1)小型车/辆中型货车/辆大型车/辆特大型车/辆摩托/辆总车流量/辆10～2021.536920131.520～302925.5721529287.530～407131.51535369800.540～50477.5391604257.550～608038019

2交通流数据分析

2.1车型组成分析

计算中，为了方便表示，将旅游路段AB方向为东西，BA方向为南北方向。

从表2及图3中可以得到，在调查时间段内旅游路段车型多为大型车，在图3中所占的比例更大，为83%，超过80%，说明在此路段大型车为主要车型，因此研究大型车对此旅游路段的交通状况极其重要。

图3　车型统计表Figure 3　Statistics models

2.2交通流三参数的计算分析

2.2.1交通量的计算

根据交通流量调查统计表(见表3)，在调查时间内，将不同时间段交通量变化规律绘制成见图4。

从图4中可以看出：在调查时间段内，最高小时交通量为119.5辆，最小为19辆，车流量较小。在13：00到15：00为旅游返程高峰，车流量大，到16：00交通量减小说明旅游路段返程高峰已过，旅游出行车辆减少。

表3 交通流量统计折算表Table3 Trafficflowstatisticstable-1234567AB11770285420BA118001618360折算系数[8]0.51—1.522.5—89101112Total折算后车流量0010200265545.50013301295637.5——333—1183

图4　旅游路段小时交通量Figure 4　Hour traffic of tourist road

① 高峰小时交通量。

此次调查的为连续小时交通量(见图5)，此次试验路段为119.5 pcu/h。高峰小时交通量表中可以看出为14：15～15：15 时间段，车流量为为377 pcu /h 。高峰小时系数PHF15为0.789。

图5　旅游路段车流量图Figure 5　Traffic flow chart of tourism

② 不均匀分布系数。

根据图表及数据可以计算得出此旅游路段的不均匀分布系数为0.456，该地域不均匀分布系数居于0.2～0.6之间，说明整个地域内交通量分布比较稳定，受局部地域交通变化影响较小，道路瓶颈路段产生交通阻塞不严重交通运行通道的功能良好。

2.2.2交通流速度

① 平均车速。设每辆车的平均车速为，(i=1，2，3，… ，n)，则所有车辆总平均速度为：

旅游路段中根据所有数据的统计及计算测得平均车速为33.79 km/h 。

② 地点车速。

根据地点车速频率分布和地点车速累计频率曲线图[9]，计算可得85%车速为32.05 km /h，15%车速为17.76 km/h，车速分布标准偏差s得6.90(见图6，图7)。

图6　旅游地段车速频率分布直方图Figure 6　Travel section speed frequency distribution histogram

图7　旅游地段车速累计频率曲线图Figure 7　Graph travel section speed cumulative frequency

在旅游路段最大车速达58.4 km/h，最小车速为11.7 km/h。30 km/h到40 km/h所占的比重最大。对以上2个表格数据进行综合分析，可知车速集中在20 km/h到40 km/h之间。根据所有数据的统计及计算测得平均车速为33.79 km/h。最高限速也就是85%车速都未超过40 km/h，最低限速没有低于15 km/h。

2.2.3交通流密度

交通密度是指单位长度的道路上，在某一瞬间的车辆总数。密度是衡量车流畅通状况的重要指标。此次调查先将调查段的车流量换算成标准车型，Q总为实际的车流量，折算后的车流量Q；调查时间为T；区间平均车速。计算结果如表4所示。

根据车流量290.63 pcu/h，可以计算处车头时距为12.39 s，平均车速33.78 km/h，车头间距116.26 m，车流密度8.60 pcu/(h·km)，通过对此段旅游路段数据显示，此道路上交通量较小。

表4 旅游路段交通流量调查统计表Table4 Statisticsoftourismtrafficflowinvestigation方向车流量/pcu时间/h交通量/(pcu·h-1)区间平均车速/(km·h-1)交通密度/(pcu·km-1)平均值/(pcu·km-1)AB679.005.12132.6233.643.944.30BA809.005.12158.0133.914.66—

2.2.4交通流分布

在不同的施肥条件下，蒸腾速率情况呈现F3B3>F4B4>F2B2>F1B1的特点，这表明合理的施肥对于早熟的蒸腾速率有明显的促进作用；同等施肥条件下，地表无覆盖枣树的蒸腾作用速率高于地表覆盖的枣树蒸腾速率，尤其在光强条件下，地表无覆盖的枣树蒸腾速率明显高于覆盖组，表明地表覆盖对于枣树的蒸腾速率影响具有条件限制性。

从以上数据计算及观测，可知此路段的交通流状况为：有充分超车机会的单列车流，而且为密度不大的多列车流的车头时距分布，符合负指数分布[9]。

基本公式：P(h>t)=e-λt，

式中：P(h>t)为到达的车头时距h大于ts的概率；λ为车流的平均到达率；

根据交通量计算可得车流的平均到达率为0.081，可以得出指数分布：

根据计算数据得到的分布可用于判断此段路的道路条件，建设改善新交通设施，确定新的交通管理方案，需要预测交通流的某些具体特性，并且能用此数据做出预报。从而为交通流特性的统计分布提供有效手段。

2.2.5交通流三参数关系

车流密度、行车速度、交通流量是反映交通流特征的3个基本参数，根据采集以及计算数据最行车速度、交通流量与车流密度之间的关系进行分析(见表5)[10]。

表5 调查时间段内的数据分析Table5 InvestigationandAnalysisonthetimeperiodofthedata时间车流量/(pcu·h-1)平均车速/(km·h-1)车头时距/s车头间距/m密度/(pcu·h-1·km-1)11:00-11:59221.5035.0716.25158.276.3212:00-12:59290.0036.0612.41127.578.0413:00-13:59294.0033.9812.24117.548.6514:00-14:59316.5032.5611.37103.079.7215:00-15:59335.5031.5110.7393.1710.0516:00-16:5934.5035.3104.35968.530.98

图8　速度跟密度关系图Figure 8　Diagram ofspeed and density

速度与密度的拟合曲线：y=-0.608x+30.042

对图8拟合公式做f检验，n=19，得f=10.85≥4.45，所以回归方程效果显著。

通过对道路速度与密度的拟合公式，对此旅游地段交通发展预测奠定了基础数据。也为旅游路段交通状况分析提供了参考。

根据调查表，以及整体数据，对3者关系进行分析，如图9所示为流量、密度、速度之间的3者关系：

图9　交通流3参数关系图Figure 9　Parameters diagram of three traffic flow

根据交通流3参数关系图及密度和速度关系图可以看出：当车流量增大时，平均车速在下降，密度增加，说明车流量处于非饱和状态。由于处于晋城与济源运输要道，大车增多，平均车速下降，密度增加。对旅游路段交通影响状况比较大。

2.3大车对交通流的影响分析

大车混入率对交通流速整体变化的影响，使得交通流速整体呈下降的趋势。根据系统动力学和扩散原理，作为开放的组织系统在平衡状态下，交通流中各组成个体相互影响，最终产生速度趋同倾向。在实际中，速度趋同原理也不难理解：从极端情况来

看，加入道路上只有小汽车行驶，则由于个体之间车型，动力性能和运行特征具有极大的相似性，车辆个体的运行速度就会较大，在交通流量不大的情况下，交通流的速度几乎和小汽车的个体速度相同；倘若道路上的行驶的全部是大型车辆，则交通流的速度肯定和大车的慢速分布相似；所以在大车不同的混入率情况下，车辆个体本身存在运行差异，这种差异成为交通流系统内阻力(从流体力学的角度成为粘滞力)相互存在与个体之间，最终使得个体之间的相互牵制，直到平衡。大车混入将会使交通流整体速度降低，道路通行能力下降。

大车混入率计算分析：

由于在图3中，大车所占比重较大，均已超过50%，因此对大车进行进一步的分析，通过分析大车混入率，对道路的交通状况进行更加深入的掌握。

在此次调查的车型中：自行车、摩托车、轻型客车、2轴货车，车长5.5 m，为小型车。此次出现的总车流辆为Q1。拖挂客车、两轴卡车、公共汽车、四轴卡车、六轴铰接车辆、两节重型卡车、拖车、两节和三节公路列车为大车，车流辆总数为Q2。

大车的混入率λ：

计算可得此旅游路段的大车混入率为88%，车辆偏向大型车，大型车比例高。超过50%[11]，车辆相互作用大，粘性力大，个体车速度的变化对车流影响大，混入的大型车使得小客车行驶速度明显下降，车流的平均速变小，造成车辆间的相互干扰严重。

3总结

旅游道路作为通往旅游区的过渡空间，游客进入和返回的第一印象区和最后印象区，旅游与交通密不可分，旅游道路不仅担负着旅游运输的功能，而且它也是旅游地其它运输的载体。通过调查某旅游段的交通流特性，分析了此旅游路段的交通量、高峰小时交通量、不均匀分布系数；平均车速、地点车速；及密度3个参数具体数据，并通过数据得到车头时距的分布函数，交通流3参数的关系及大车混入率的影响。通过对交通流特性的研究奠定了在旅游路段的交通规划管理与控制理论数据基础，为道路的相关设计以及有关规范的制定提供依据，保证旅游地与外界道路的畅通，排除道路拥挤现象，提高旅游地的可进入性，确保游客的安全旅程。

[参考文献]

[1]DB51/T982，旅游道路建设与管理规范[S].

[2]郭春，李宏彬.旅游区道路建设之生态保护措施[J].北京园林，2007，23(81)：31-34.

[3]张慧.旅游道路规划设计初探[J].华商，2008(08)：104.

[4]蒋贵川，陈栋，易术.道路旅游标志标牌系统设计研究[J].公路工程，2009(1)：52-57.

[5]N.Leiper.The framework of tourism：Towards a definition oftourism，tourist and the tourist industry[J].Annals of Tourism Research，1979，6(4)：390-407.

[6]乔建刚，梁晓琳.声路面的动力响应分析[J].公路工程，2014(6)：138-141.

[7]徐吉谦，陈学武.交通工程总论[M].北京：人民交通出版社，2008.

[8]厅规划字[2010]205号，关于调整公路交通情况调查车型分类及折算系数的通知 [S].交通运输部办公厅，2010.

[9]王建军，严宝杰.交通调查与分析[M].北京：人民交通出版社，2010.

[10]杨永勤，刘小明，于泉，等.交通流三参数关系的研究[J].北京工业大学学报，2006(1)：43-47.

[11]罗霞，杜有进.混合车流交通流特性分析[J].西南交通大学学报，2000(3)：297-300.

Study on the Traffic Flow Characteristics Based on the Tourism Area Road

QIAO Jiangang， WU Qiong

(School of Civil Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401， China)

[Abstract]Tourism is a green industry.In order to improve the traffic capacity and road safety of the tourism area road，we base on the theory of traffic flow，through a large number of field research(such as the vehicle speed，traffic volume，vehicle parameters，and so on)，to analyze the distribution rule and the traffic composition of tourist road speed.Base on the analysis，we analyze the interrelation among the three parameters-traffic flow parameters speed，density and volume of traffic，and analyze the influence of its big cars’mixed rate on traffic safety.All these analyses have provided a new research method for protecting and improving the environment of the tourism area，promoting the development of the tourism，and improving the safety of the tourism area road.

[Key words]tourist area； traffic flow； road

[收稿日期]2015-03-04

[基金项目]山西省交通厅科技计划(2011-1-18)

[作者简介]乔建刚(1963-)，男，山西太谷人，教授，博士，研究方向：交通安全。

[中图分类号]U 491.1+12

[文献标识码]A

[文章编号]1674-0610(2016)03-0060-04