基于起点和终点的交通拥挤模型

宋著贺　陈秀锋　武帅　邹亚男

摘 要：本论文从总体水平上研究并利用交通出行行为，对城市动脉和次动脉的道路拥堵状况进行预测评估。将所选道路分割成独立的路段，对不同交通状态下的道路运行进行深入分析，发现基于起点和终点的路段交通流存在出行行为近似的特性。由于路段起点、终点以及道路的分段交通特性（流量和速度）会影响预期出行时间，以此建立模型进行交通拥堵特性研究。

关键词：交通拥堵;交通特性;旅行时间

中图分类号：U491文献标识码：A

目前已有大量针对交通拥堵问题的研究，Nagaraj[1]创新了一种确定路段拥堵状况的速度变化系数方法;Lomax等[2]将拥堵定义为旅行时间或延迟在光或自由流动条件下产生的。目前已存在几种研究旅行时间/延迟的拥堵度量方法，但本文从起点和终点作为研究的出发点，建立交通拥堵模型，尝试发现路段拥堵之间是否存在关系。

1 方法

选定合适的路线，其中需要包括大量的动脉和亚动脉伸展道路，且经常出现拥堵的路段。在选定路段上进行节点选择，通常选取4个节点，并将路线分成若干个子路段。采取摄像调查法，对现场的数据信息进行实时监控、采集，主要记录节点的流量参数和实时行驶时间。对数据进行预处理，同时计算段变量。然后，需要对所有记录的变量进行统计检验，使用75%的观测数据对几个组合变量进行检验。其中，变量必须与模型统计数据相关。利用均方根误差（RMSE）对剩余的25%观测数据进行了验证。最后，讨论了与建模相关变量的重要性。

2 数据收集

以15分钟作为时间间隔周期，进行交通数据搜集，其中：对车流量采用手动计数法，对车速采取雷达计数法，而旅行时间则使用浮动车法。交通数据采集主要针对6种车型展开调查活动，主要包括：标准车、货车、两轮车（小型摩托车、摩托车）、三轮车（机动三轮车）、轻轨车（轻型商用车）、卡车和公共汽车。表1展示的是针对指定槽位进行数据采集。本文将青岛市嘉陵江东路作为主要研究对象，选取拥堵路段进行特性研究。

3 数据分析

对路段節点和段变量所采集到的交通数据进行数字化处理，在去除可见噪声后，对交通数据进行深入分析。交通量转换为PCU，即车辆流量的标准单位，使用HCM 2010建议的公式：

4 建模

将获取到的实时数据，创建为两个数据集，分别为：一是具有源-目标值，另一个具有从第一个集合中取线段值的平均值。分别建立线性和指数多元模型，在IBM SPSS统计分析软件的帮助下，对这两个数据集进行特性分析。回归类型如表2所示：

如表2所示的输出结果，显示选择R2值最高、F值最佳的模型1作为期望模型：

T=-94.1+15.2L+135.6N1+0.27Qs-0.15Qd-23.9Vs+26.0Vd-6.16Ks+4.89Kd（2）

5 模型验证

以青岛市嘉陵江东路作为主要研究对象，运用上述回归模型，验证为源-目标值模型的数据集参数，以探寻嘉陵江东路的交通拥堵特性及各子路段之间的影响关系。

6 结论

本文从起点和终点的角度出发，建立了道路交通拥堵预估模型，将观测点限制在路线上的某几个选择点（节点），可以极大地降低现场数据采集成本。同时对所出现的各种情况进行组合分析，从所得到的四个有效模型中，筛选出最优的统计选择值（调整R2= 0.926）。最后利用均方根误差（RMSE）对模型进行了验证，数值为7.1%，评价结果较显著可靠。

参考文献：

[1]Lomax T，Turner S，Shunk G，et al.Quantifying Congestion Volume 2：USER'S GUIDE[M].1997.

[2]M.V.L.R.Anjaneyulu，B.N.Nagaraj.Modelling Congestion on Urban Roads Speed-profile date.Journal of the India Roads Congress，paper no 549.2009.