弹性系数法在改扩建公路交通量预测中的应用

2016-11-15王晓飞

山西交通科技 2016年4期

王晓飞

（山西省交通规划勘察设计院，山西太原 030012）

目前，交通量预测方法主要采用以“四阶段”理论为核心的预测方法，这种方法对经济社会、交通运输、影响区域路网、各种运输方式的基础资料等有着较高的要求，所需耗费的人力、物力、财力均较大，计算过程也较为复杂。除此之外，其他交通量预测技术应用较广的有直接法和间接法，直接法是直接以交通量作为研究对象的预测方法，间接法是先以经济发展、运输量等为对象进行研究，最后再转换为交通量的预测方法[1]。

我国在大部分国省道上都设置有交通量观测站，交通量统计数据容易收集整理，数据的可靠性高，因此对于公路改扩建项目，一般具有系统的交通量观测资料，依据《交通建设项目可行性研究报告编制办法汇编》，其预测可以进行适当简化[2]。本文依托国道108线山西神堂堡至砂河段公路项目，研究弹性系数法的具体应用。

1 项目概况

本项目属于公路改扩建项目，起点接山西神堂堡至河北阜平二级公路，终点位于繁峙县砂河镇国道108与省道大石线相交，路线全长50.747 km。

全线采用双向四车道一级公路标准。K353+950—K370+015段长 15.967 km，设计速度60 km/h，宽度为 23.0 m；K370+015—K404+912.37段长34.781 km，设计速度80 km/h，路基宽度24.5 m，全线桥涵设计汽车荷载等级采用公路-Ⅰ级。

2 预测思路

首先通过获取项目通道内的历史交通量确定项目的基年交通量；然后通过研究区域经济与交通运输量的关系，采用多种手段（如相关分析法、弹性系数法等）科学确定项目未来特征年交通量的增长率；最后根据确定的基年交通量以及未来年交通量增长率预测未来年交通量。因此采用弹性系数法进行交通量预测的关键是确定基年交通量与未来特征年交通量增长率。

3 区域社会经济发展现状及预测

交通需求与社会经济之间互为因果关系，交通设施的建设促进经济的发展。相反，经济的发展带来人们出行活动和物资流动的增加，从而诱发交通量增长，促进交通设施的建设。因此社会经济发展指标预测数值的确定是非常重要的基础性工作。由于交通需求与国内生产总值之间的相关性较好，因而在预测工作中主要是对该指标进行预测。

在对项目影响区国内生产总值的发展速度进行预测时，以影响区的国民经济和社会发展与远景规划为依据，以影响区的历史发展和经济现状为基础，采用趋势外推法回归分析，回归模型采用二次抛物线。该方法主要考虑地区生产总值随时间的发展变化规律并用该变量以往的统计资料建立数学模型进行外推。

趋势外推法[3]基于这样一种原理：一方面承认事物发展的延续性，因为任何事物的发展总是同它的过去有着密切的联系，因此，运用过去时间序列的数据进行统计分析就能够推测事物的发展趋势；另一方面，又充分考虑到偶然因素影响而产生的随机性，为了消除随机波动的影响，利用历史数据，进行统计分析，并对数据进行适当处理，进行趋势预测。繁峙县历年地区生产总值统计资料见表1，其地区生产总值预测模型及相关系数详见表2。

表1 繁峙县生产总值统计资料亿元

表2 繁峙县生产总值预测模型及相关系数

二次抛物线模型属于一元自回归预测模型，为了检验建立的回归模型是否反映了多个变量之间的客观关系，以及在模型中引入的自变量是否有效，需要进行模型检验，以确定模型是否可以采用。目前常采用R检验法（相关系数检验法）进行检验。相关系数是回归模型中衡量两个变量之间相关关系强弱程度的重要指标。相关系数越大，说明两个变量之间的相关关系越强。本项目相关系数达到0.93，可见两个变量之间具有显著的相关性。

繁峙县生产总值发展速度预测见表3。

表3 繁峙县生产总值发展速度预测表 %

4 交通量预测

4.1 公路交通调查与分析

本项目属于公路改扩建项目，交通部门在本路段共设置了两处交通量观测站，具有系统的交通量观测资料，依据《公路建设项目可行性研究报告编制办法》，其交通量采用弹性系数法进行预测。观测站交通量统计资料见表4。

表4 观测站交通量统计资料pcu/d

本项目于2013—2014年进行了部分时间道路封闭，因此基年交通量采用2012年数据。

4.2 区域公路现状分析

任何一个公路项目都不是单独存在的个体，既有公路的改扩建对相同运输通道内的其他公路会造成影响。因此，需要对相关公路的现状进行研究，主要内容包括相关公路的技术状况、交通量以及通行能力等，重点是对相关公路技术状况的分析研究。

项目区域内的公路主要有灵河高速公路、繁大高速公路、国道108、省道240及省道310，其中和本项目存在竞争关系的主要为灵河高速、省道240。公路的技术等级见图1。

4.3 交通量预测

4.3.1 预测方法

鉴于本项目具有系统的交通量观测资料，其交通量采用弹性系数法进行预测。根据项目影响区经济发展速度预测结果和运输弹性系数，按照公式（1）计算得到未来特征年交通量增长率。由于本项目具有完备的交通量分车型统计资料，因此本项目交通量预测也分车型进行预测。

式中：R为交通量增长率；RG为GDP增长率；E为弹性系数。

弹性系数法是通过变量之间变化率的关系来预测未来的变化，其各自的变化率之比就称为弹性系数。公路交通量与国民经济发展有着密切的关系，国民经济发展速度快，公路交通量增长速度一般也越快。这种增长率之间的比例关系，可用公路交通量弹性系数E表示。

式中参数含义见式（1）。

图1 区域公路技术等级图

4.3.2 弹性系数的确定

只要确定了未来国民经济增长速度和公路交通量弹性系数，就可以得到未来特征年公路交通量增长率。进而在基年的基础上计算得到未来特征年的公路交通量。本项目历史交通量增长率依据交通量观测站统计数据确定，相应的地区生产总值增长率依据繁峙县地区生产总值统计数据确定。由于“十二五”经济转型等因素影响，本项目历史交通量增长率采用2001—2009年观测站的数据确定，相应的GDP增长率与交通量增长率采用年份相同。计算结果见表5。

表5 弹性系数计算表

结合项目影响区经济发展速度和交通运输特性等考虑，计算得出的小客弹性系数偏高，根据相关经验将其修正为0.5。

4.3.3 交通量预测结果

拟建项目计划于2017年1月开工建设，2018年12月建成通车。基于本项目是经营性公路的考虑，依据国务院第417号令《收费公路管理条例》，中西部地区项目运营期最长不超过30年，相应交通量预测年限为30年，其特征年分别为2019年、2020年、2025年、2030年、2035年、2038年、2040年、2045年、2048年。交通量增长率预测见表6。