改扩建高速公路交通量预测失准现象分析

2018-10-10李政兴

山西交通科技 2018年4期

李政兴

（山西交通控股集团有限公司，山西太原 030006）

近几年来，我国高速公路的里程数量突飞猛进，许多建成后正在投入使用的高速公路实际交通量与之前的预测值有出入，有失准的现象存在[1]。因此，对高速公路项目中前期的预测工作所产生的的结果是否准确，需要大量的数据比较分析，有必要对失准现象的原因进行分析，吸收教训，获得经验，为高速公路的建设提供更合理的依据。当前，高速公路扩建工程可行性研究主要是交通量预测，建设标准和建设规模主要是根据交通量预测值来确定的。

1 交通量预测误差的判定

误差的判定是根据误差率的数值来确定的，误差率是指实际交通量数值较预测交通量数值的差距百分比。

误差率的计算公式：

式中：P为误差率。

平均误差的计算公式：

式中：C为平均误差率；Pn为第n年的误差率；N为年数。

交通量预测误差现象在改扩建高速公路交通量预测中普遍存在，本节首先介绍交通量误差预测的方法，并分析各方法的优缺点。

2 交通量误差预测方法

2.1 增长率法

增长率法主要根据被预测主体预期增长速率进行预测[2]。其步骤是：a）分析历年被预测主体增长率的变化规律；b）根据分析，确定预期增长率；c）对未来数值的预测。预测模型为：

式中：Qt为预测值；Q0为基年值；α为增长率；t为预测年限。

增长率法主要在于增长率的确定，但是增长率会因年限选择和计算方式的变化而存在较大差别。所以增长率法适用于增长率变化较小且增长趋势平稳的情况。它的优点是计算方便，缺点是结果相对简单，所以更加适于对短期状况进行预测。

2.2 函数模型法

函数模型法是对小区的交通发生量、交通吸引量进行预测时常用的方法[3]，研究采用多元回归分析法，故又称回归分析法。通常采用下述3个模型：

式中：Ti为某小区的交通生成量；α0、αk为偏回归系数（k=1，2…n）；xik为被选出的自变量（k=1，2…n）。

根据很多研究说明，综合预测的方式优点甚多，如结果精确、方式简便等，故采取模型（1）即多元线性回归模型预测相对更加合理。

2.3 弹性系数法

该方法是依靠对交通和经济的关联分析，而建立起来的函数模型[4]，模型为：

上述模型中，经济指标一般用GDP、工农业生产总值和人口数量，运输指标采用交通发生量。

a）公路运输量弹性系数。

式中：Ry为公路运输量年均增长率；RG为GDP年均增长率；α、β为参数。

b）公路运输周转量弹性系数。

式中：Rz为公路运输量周转量年均增长率；Rg为工农生产总值年均增长率；γ为参数。

3 高速公路交通量预测失准现象的实例研究

仅从预测方法和模型参数的标定这些方面来探究误差原因不能真实地反映误差机理[5]。

下面在分析比较太原东山过境改扩建高速公路预测值和实际值之间差距的基础上，揭示出改扩建高速公路交通量预测误差的原因，提出相应的对策。

3.1 太原东山过境改扩建高速公路预测失准分析

以太原东山过境改扩建高速公路为例，交通量预测值和实际值比较情况见图1和表1。

图1 太原东山过境改扩建高速公路交通量预测值和实际值比较

表1 太原东山过境改扩建高速公路交通量预测值和实际值比较

3.1.1 太原东山过境改扩建高速公路交通量预测值特点

从图1和表1中预测交通量和检测交通量实际值进行对比分析来看，太原东山过境改扩建高速公路交通量预测值有以下一些特点：

a）运营初期交通量预测值明显高于实际值。2008年和2009年误差率分别为86.79%、84.86%，明显高于平均误差率46.10%。在改扩建高速公路初期，预测值明显高于实际值。

b）运营中后期交通量预测值小于实际值。在改扩建实际通车中后期，出现工可预测值小于实际值的现象。

c）交通量预测值和实际值误差随着年份增加逐渐变小。从表1和图1可以看出交通量预测值和实际值逐渐接近，误差逐渐变小。

3.1.2 普遍规律

a）早期值偏大。早期的交通量预测值高于实际交通量。

b）中期值偏差小。预测值与运营值差距随运营年限而减小。

c）远期值偏小。运营中后期预测值小于实际运营量。

3.2 改扩建高速公路交通量预测误差原因分析

构建改扩建高速交通量预测误差的原因体系，是从预测全过程进行系统分析。为了准确确定改扩建高速公路交通量预测误差原因，我们构建了误差原因体系框架如图2所示。

4 实例验证

4.1 运城至风陵渡改扩建高速公路分析

本节针对运城至风陵渡改扩建高速公路预测值和实际值误差进行分析，探析其误差原因，表2和图3为交通量预测值和实际值的比较。

图2 预测误差原因的体系框架图

表2 运城至风陵渡改扩建高速公路交通量预测值和实际值比较

图3 运城至风陵渡改扩建高速公路交通量预测值和实际值比较

从比较结果可以看出，与误差现象分析中所得出的“近期偏大”结论相吻合，进一步验证了结论的准确性。针对运城至风陵渡改扩建高速公路交通量预测误差现象原因作以下分析。

4.1.1 社会经济调查不准确

查阅资料，运城至风陵渡改扩建高速公路项目主要影响区国内生产总值发展速度预测如表3所示。

表3 项目主要影响区国内生产总值发展速度预测表 %

山西省2007到2014年实际GDP增速如图4所示。

图4 山西省2007到2014年实际GDP增速

其中2007到2012年GDP增速实际平均值为11.13%，和预测值11.8%较为接近。但2013和2014年GDP增速实际值分别为8.9%和4.9%，和预测值9.6%相距较大，工可中社会经济预测值和实际值相差较大，由此导致运城至风陵渡改扩建高速公路出现较大的预测误差。

4.1.2 交通运输调查不准确

运城至风陵渡改扩建高速公路工可研究对于交通运输调查不准确导致交通量预测误差。随着运城至风陵渡改扩建高速公路沿线区域相关规划的实施，沿线所涵盖的若干中小城市发展迅速，大西高铁的开通等新建项目使运城至风陵渡改扩建高速公路交通量发生转移，对于这点在工可研究阶段交通运输调查中把握不准确，导致最终预测数据误差[6]。

4.1.3 模型选取

在后期的实际应用中，所采用的模型在适应性和参数标定等方面存在许多不足，导致预测结果存在误差[7]。

4.1.4 其他原因

关于其他方面的原因，分析主要是人为的因素。在高速公路建设可行性研究中，主要考虑的是交通量预测结果。因此，如果交通量达不到要求，许多改建和扩建的高速公路都不能批准进行项目建设。在这种情况下，人为调整往往使预测的交通量满足一定的要求，特别是最近的预测数据[8-10]。