国道309线硝口至西吉段交通量分析及预测研究

刘占江

摘  要：交通量的分析与预测是公路建设的重要依据。基于固原市原州区、西吉县的交通规划目标、总体发展目标、综合运输概况、公路网现状及相关公路的交通量调查等内容，通过交通量预测并结合交通量分配及诱增交通量，分析预测了区域远景交通量发展规模和水平，确定了国道309线硝口至西吉段的改扩建规模与工程技术标准规模，可为类似工程提供参考。

关键词：交通量预测  交通量分配  交通量诱增  区域远景交通量

中图分类号：U491.1                            文献标识码：A                  文章编号：1674-098X（2020）08（b）-0020-04

Abstract： The analysis and prediction of traffic volume is an important basis for highway construction. Based on the traffic planning objectives， overall development objectives， general situation of comprehensive transportation， current situation of highway network and traffic volume survey of related highways in Yuanzhou District and Xiji County of Guyuan City， the development scale and level of regional prospective traffic volume are analyzed and predicted through traffic volume prediction， traffic volume distribution and induced traffic volume， and the reconstruction and expansion scale and the scale of engineering technology standard of Nokou to Xiji section of national highway 309 are determined， which can provide reference for similar projects.

Key Words： Traffic volume prediction; Traffic volume distribution; Traffic volume induction; Regional prospective traffic volume

1  工程概况

国道309线硝口至西吉段公路是国道309线（青岛-兰州）宁夏固原市境内部分。该路段于2002年按山岭重丘区二级公路标准改造，设计速度40km/h，路基宽度8.5m。由于公路平面技术标准低、纵坡大、行车视距差，冬季积雪严重，多处路段存在安全隐患;加之部分路段已街道化，行人和非机动车干扰多，人车混行安全隐患较大。近几年来，公路沿线经济快速发展致使国道309线交通量迅速增长，该段公路已无法满足交通量日益增长的需求。固原位于宁夏南部六盘山区，地处西安、兰州、银川三个省会城市的三角地带中心，是革命老区和少数民族聚居区。近年来固原市公路网络建设取得了长足的发展，但受资金、地形等多方面因素制约，干线公路规模总量依然不足，路网技术等级普遍偏低。作为省道网布局规划中重要的组成部分，它担负着完善自治区及固原市干线公路网络，提高运输效率和运输方式之间的效率转换，加强干线公路与交通运输枢纽的衔接，构建综合交通运输体系的重要作用。

2  交通量的分析预测

2.1 相关公路的交通量分析

与国道309线硝口至西吉段密切相关的公路有G70福银高速公路（固原-三营）、S60固西高速公路、国道309线（固原-西吉段落）、国道344线（三营-青石嘴段）、国道566线（西吉-将台）、省道203线（寨科-张易段）。这些公路的交通量构成对本项目的实施有着重要的影响，交通量构成见表1。

从表1中可以看出，车辆比例中G70福银高速、S60固西高速客车比例明显大于货车比例，除国道566线客车比例大于货车比例外，国道344线、省道203线车型比例构成中货车比例大于客车比例。各条公路货车比例构成中，高速公路货车比例逐年稳步增长，其他国省干道大型货车的比例均呈现明显增长态势。说明项目所在地社会经济正处于快速发展时期，地区工业规模不断扩大，工业园区建设逐步完善，货物运输行业发展相对较为活跃，客运发展较为稳定，由此产生了不断增长的客运及货运需求。

2.2 交通量预测

以原国道309线历年交通量为依据，参考项目影响区内相似道路近年来的交通量，同时考虑了项目影响区内现有公路对本项目交通量产生的影响，以及项目建成后对周边经济和交通的影响从而产生的诱增交通量，用趨势外推法预测趋势交通量，趋势预测交通量与诱增交通量共同组成特征年预测交通量[1-2]。

2.2.1 交通量生成

根据《公路建设项目可行性研究报告编制办法》、《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）中相关规定，本项目预测年限为项目建成后20年。参照项目所在地区的社会经济发展规划和战略设想及预测分析，以2017年为基年，将全线竣工初年的2022年和2025、2030、2035、2036、2041年定为特征年，并做交通量预测[3]。

依据国道309线硝口至西吉公路历年交通量观测值建立数学模型进行分析，共选取了三种回归方法，分别是一元线性回归、二次抛物线回归和指数回归，并对其中个别年份交通量数据按统计原则进行适当处理。回归结果表明，二次抛物线回归模型效果较为理想，根据现状交通量生成的预测模型见式（1）。

式中，y为特征年平均日交通量，x为特征年与基年的年份差值。

2.2.2 交通量分配

由于上述交通量预测模型是通过历年固原至西吉通道内发生的交通量建立函數关系进行预测，但是从地理位置上来看，本项目与2016年建成通车的S60（固西高速）基本平行而设，固西高速的建成通车必定会影响拟建项目的交通量预测，现在的固原至西吉通道内的交通量将由本项目和固西高速进行主导，故此预测模型应考虑固西高速的分流影响，项目建成后部分交通量将会与固西高速发生交叉转移，因此，需对拟建项目和固西高速之间建立一个交通量分配模型进行调整，不能简单的将固原至西吉的通道交通量运用到本项目的交通量预测上，考虑采用多路径概率分配法分配与固西高速之间的交通量。

多路径概率分配法的分配步骤与考虑容量限制的最短路径迭代分配法完全一样，所不同的是每一次分配时，需要根据路线阻抗，寻求i区到j区包括最短路径与次短路径在内的若干路径，然后按照一定概率把分割后的分布交通量分配到这些路线上[4]。每条路线的分配概率可由下式确定：

式中：P（k）—交通体选择第k条路径的交通量概率;

T（k）—第k条路径的路线阻抗;

∑im—可供选择的路径条数。

θ为决策参数，一般根据调查分析随机因素和最短路径因素获得，当θ=0时，交通量等概率分配，当θ>10时，交通量近似于按最短路径分配，固原至西吉段通道内有两条路可供选择，θ值取2.0。

通过上述计算，考虑本项目功能定位为次要干线公路，起到连接沿线各个城镇、乡村作用。同时根据固西高速通车后收费实际情况，得出固西高速硝口至西吉段交通量占40%，拟建项目硝口至西吉段交通量占60%。

根据交通量预测模型计算及交通量分配比例，并综合考虑上述影响因素得到拟建项目特征年的趋势交通量预测值，预测结果见表2。

2.2.3 诱增交通量

本项目为旧路改造工程，原有旧路为山岭重丘区三级公路，路基宽8.5m，已运营多年，旧路路况及局部平面线形较差。本次改扩建在提高公路路况及等级、路基宽度、缩短里程等方面对交通量具有一定的诱增效应[5-6]，参考区域内其它公路建设项目论证研究结果，结合拟建项目在当地公路网中所赋予的功能和地位及作用，本项目诱增交通量暂按正常交通量5%的比例估算。诱增交通量预测结果见表3。

2.2.4 预测结果及分析

根据交通预测模型预测交通量并结合交通量分配以及诱增交通量对其进行修正，得出各特征年的最终预测交通量见表4。

从预测结果来看，本项目建成后，评价期末年（2036年末）交通量为9815辆/日（小客车），已达到二级公路的年平均日设计交通量宜为5000～15000辆小客车的要求。2022—2025年平均交通量年增长率为3.54%，2025—2030年平均交通量年增长率为3.05%，2030—2035年平均交通量年增长率为2.59%，2035—2036年平均交通量年增长率为2.56%，2036—2041年平均交通量年增长率为2.19%。项目建成后交通量持续增长，初期交通量增长较快，后期交通量增长速度逐渐趋于平稳，根据未来汽车需求以及销售市场发展趋势分析，由于经济水平和居民出行需求质量的不断提高，未来汽车需求将由公用型向私用型转变。其中小客车是支撑未来汽车需求的主导车型，随着居民收入的不断增加，居民的出行更加趋向于个性化、多样化，私人小轿车出行将得到持续增长，未来年小客车比例将逐渐增加;货车车型将逐渐向两极发展，中型车逐步减少，大型车、拖挂（集装箱）车比例将稳步增加，其中评价期末年（2036年末）大货车、拖挂（集装箱）车车型比例预测值为25%。

3  结语

本文通过对国道309线硝口至西吉段进行调查分析，综合各方面因素对该公路各特征年的交通量进行了预测，分析表明国道309线硝口至西吉段的改扩建应按照二级公路的标准进行建设。

参考文献

[1] 张秋美，刘保健，谢永利，等.多种方法下的高速公路交通量预测分析研究[J].公路交通科技：应用技术版，2016，12（6）：289-292.

[2] 徐秀娟，白玉林，徐璐，等.恶劣天气情况下基于随机森林算法的交通流量预测[J].陕西师范大学学报：自然科学版，2020，48（2）：25-31.

[3] 徐森，崔舒为.基于Softplus函数的双隐含层BP神经网络的公路客运量预测[J].南华大学学报：自然科学版，2020，34（1）：88-92.

[4] 宫晓刚，刘春荣.基于弹性系数法的公交诱增客运量研究[J].青岛理工大学学报，2019，40（4）：115-120.

[5] 徐学明，王仕杰，陈艳艳，等.基于MD模型公路建设项目诱增交通量方法研究[J].公路，2019，64（5）：200-203.

[6] 程俊龙，李娟.基于改进型重力模型的诱增交通量预测研究[J].公路，2019，64（1）：171-175.