重要节假日期间重庆高速公路交通出行特征与预测分析

2020-07-13郭良久王新渝

公路交通技术 2020年3期

郭良久，王新渝，章玉

(1.重庆航运交易所，重庆 400025； 2.重庆市交通运行监测与应急调度中心，重庆 401120；3.综合交通大数据应用技术重庆市工程研究中心，重庆 401121)

高速公路作为品质出行的重要方式，随着高速公路重大节假日免收小型客车通行费政策的实施，节假日期间选择高速公路自驾出行量也随之增加，节假日期间交通出行量呈高速增长态势，给高速公路经营者和交通执法管理部门交通运行管理带来了一定难度，也对路网安全畅通运行带来了巨大压力。在居民消费水平不断增长和出行需求不断增加的情况下，为了应对高速公路突发大交通流量带来的交通拥堵，保障节假日高峰期间交通运行畅通，有必要通过历史数据分析交通流出行规律，提前做好交通诱导分流和勤务部署,进一步提高交通管理和服务水平。相关学者针对高速公路交通出行采用不同方法开展了一些研究，主要集中于3个方面：一是针对高速公路交通出行客流特征规律分析，如王静[1]分析了北京市高速公路节假日期间出行特征变化，杨晓萍[2]分析了上海市不同节假日期间的增长规律，郭瑞军等[3]基于收费数据分析了高速公路的交通流特性，王博彬等[4]采用SP调查的方法对高速公路免费政策实施后出行行为意愿进行了分析，魏广奇等[5]对高速公路通勤特征进行了深度挖掘分析，林小梅等[6]从交通行为的视解分析了交通出行特性；二是对高速公路节假日期间的出行开展预测分析，如韩子颖[7]采用信令数据对浙江高速公路开展了相关预测工作，刘清林等[8]采用BP 神经网络对高速公路节假日拥堵进行了预测分析，赵建东等[9]基于收费数据预测了高速公路站间旅行时间，胡佩锋等[10]和张航等[11]提出了重力模型预测诱增交通量方法,向前忠等[12]采用生长曲线模型的方法研究了高速公路诱增交通量预测；三是针对高速公路通行政策的影响和对策分析，如穆霄峰[13]系统分析了高速公路节假日期间的拥堵情况并提出了相关建议，曾明等[14]从公共政策的公正性视角分析了价值性，楚瑞锋[15]分析了高速公路节假日免费政策的影响。

本文利用重庆市历年高速公路收费数据，从时间维度重点对五一节、国庆节、春运等重要节假日对高速公路交通出行特征进行分析，为节假日期间公众出行选择和管理部门提前部署运行管理和勤务保障方案提供参考。

1 数据来源

数据来源于重庆市2014—2019年高速公路收费数据，记录了车辆通行的起终点收费站信息和通行时间信息等字段，其数据源稳定、数据质量高，分析提取的关键字段如表1所示。

表1 高速公路收费数据关键信息字段

2 年度出行特征分析

以2014—2019年的数据为例，重庆高速公路五一、国庆和春运期间的日均交通出行量增长情况如图1所示。由图1可以看出，节假日期间的交通量较年平均日交通出行量均有大幅增长，2014—2019年五一节、国庆节和春运期间的日均出行量平均增长幅度分别为10%、17%和15%，其中国庆节期间出行量最高，且较年平均日交通量增幅最大，平均增幅为65%，其次为五一节，增幅为45%，而春运期间因统计周期为40 d，增幅仅为21%。从年度增长趋势看，2014—2017年的增长速度明显高于2018—2019年，且有增长放缓的趋势，说明节假日期间重庆高速公路交通出行量已基本达到均衡。

图1 2014—2019年高速公路不同节假日日均交通量

3 节假日期间特征分析

以2014—2019年五一节、国庆节和春运期间为例进行分析。

3.1 春运期间

2014—2019年春运期间，重庆市高速公路日均交通出行量如图2所示。春运期间高速公路日均交通出行量分布呈“几”字型，春节前的高速公路交通出行量高于春节后，且出行行为主要集中于春运的第15天(腊月二十八)至第22天(正月初五)并达到出行量的最高峰值，这几天也是全国放春节假的时间段。随后出行量逐渐下降至正常水平，并围绕这一水平上下波动。从不同年度的增长特征看，2014—2018年在春节法定假期前5 d至法定假日后8 d均处于快速增长期，在2018年交通出行量达到高峰，但2019年高速公路春运期间的出行特征与前5年产生了明显差异，主要表现在春节前10 d～15 d内出现出行高峰，而在法定春节假期内出行量较2017年和2018年均有大幅下降，春节后出现了3次小幅高峰现象，这说明春节法定假期虽然为高速公路免费通行期，但因为大量高峰出行导致高速公路拥堵现象严重，公众选择了分散错峰出行。

图2 2014—2019年重庆市春运期间高速公路日均交通量

3.2 五一节期间

2014—2019年五一节期间及假期前后2 d，共7 d的数据分析如图3所示。由图3可知，五一节由于是3 d小长假，出行高峰主要发生在放假第1天和假期最后1天，且3 d假期期间无明显的高峰现象。从近3年的交通出行量看，2017年五一节放假期间第1天出现客流高峰无明显返程高峰，2018年期间3 d出行量均较高，但2019年3 d期间在假期第3天出现客流返程高峰。

图3 2014—2019年五一节期间高速公路日均交通量

3.3 国庆节期间

2014—2019年国庆节期间及假期前2 d，共9 d的数据分析如图4所示。由图4可见，与五一节不同的是国庆黄金周出行高峰从节前第1天开始出现增长，在国庆节假期第1天达到最高峰，但在国庆节假期最后2 d无明显返程高峰，说明国庆节假期返程出现了错峰出行现象。从历年时间增长情况看，2014—2017年均出现交通量快速增长，到2018—2019年交通量增长放缓。

4 春运出行预测分析

高速公路历年交通出行增长之间具有较强的关联性，为了预测2020年春运期间高速公路总出行量，采用一次指数平滑法进行出行量预测，一次指数平滑法的基本公式如下：

注：国庆节假期为10月1日—10月7日。

图4 2014—2019年国庆节期间高速公路日均交通量

Fig.4 Average daily traffic volume of expressway during National Day in 2014-2019

(1)

一次指数平滑法适用于预测较为平稳的时间序列数据，为了预测2020年的高速公路出行量，需要首先确定平滑常数∂的取值，以2019年的数据为测试数据，分别取∂=0.9、∂=0.8、∂=0.7、∂=0.6进行分析，结果如表2所示。

表2 2019年高速公路交通出行量预测结果

以预测值与真实值之间的均方误差(MSE)与均方百分比误差(MSPE)作为本次预测的可靠性评价指标，对不同∂取值情况下的预测结果进行可靠性验证，计算结果如表3所示。

根据表3中对各∂值下指数平滑法的MSE值与MSPE值比较可知，当∂=0.9时，预测值与真实值之间的均方误差(MSE)与均方百分比误差(MSPE)皆最小；因此，当∂=0.9时，采用一次指数平滑法的预测结果更接近于真实值，以重庆市2014—2019年春运40 d期间高速公路交通出行量作为输入，对2020年交通出行量进行预测，得到2020年重庆市春运期间高速公路交通总出行量预测值为35 250 329辆，较2019年增长0.2%，与2019年出行基本持平。