高速公路运营监测评价指标体系研究

吴大勇， 孙 凯， 张紫昱， 亓 航， 伍毅平

(1.招商新智科技有限公司， 北京 100070;2.招商局公路网络科技控股股份有限公司京津塘高速分公司， 北京 100176;3.北京工业大学，北京市交通工程重点实验室， 北京 100124)

0 引言

近年来，我国高速公路建设的蓬勃发展对促进国家经济发展起到了十分重要的作用. 然而，随着高速公路交通基础设施规模总量与交通量不断提升，高速公路的运营管理面临更高的要求和挑战. 目前高速公路系统缺乏精细化管理，对突发交通事故仍处于被动状态，监控系统存在“监而不控”等现象. 研究表明[1]，提升高速公路运营管理水平的关键在于对高速公路的实时监测与评估诊断分析. 因此，建立一套以需求引领，问题为导向，与我国高速公路运营状况相适应的完整监测评价指标体系十分必要.

交通运输部于2012年首次提出建立公路网运营监测与评价指标体系[2]，交通学者在高速公路信息监测与运营管理方面进行了大量研究[3]. 然而，不同的高速公路监测环境不同，其指标选取也因运营单位的监测需求而异. 目前高速公路运营监测与评价指标体系多是侧重某一方面，如仅在某一地区(山区公路、桥隧路段)或是仅针对安全评价、服务评估、运行监测或环境诊断的指标体系[4-7]，并没有形成全面的高速公路运营监测评价体系，存在较为分散且指标不统一的问题.

本文建立的指标体系力图全面涵盖高速公路的监测内容，以从多方面多层次地反映高速公路的运营状况. 研究从高速公路运营管理部门角度出发，旨在通过对高速公路监测数据的采集和现有国家标准与各类文献中的指标梳理，根据指标选取原则、影响因素分析等方法，从各个维度、不同层面构建高速公路运营监测与评价指标体系，进而评估高速公路运营状态，为定量或定性分析与评价高速公路的运营效果提供基础.

1 高速公路运营监测与评价指标体系构建方法

1.1 需求分析

管理部门的监测需求与高速公路的影响因素都需在“人- 车- 路- 环境”组成的动态交通系统中考虑，其中安全性与畅通性是高速公路运营管理的最终需求. 当前监测信息主要包括交通运行数据、基础设施设备损坏与交通事故等方面. 主要监测评价内容有流量、速度、密度、事故形态、基础设施使用情况、恶劣天气、地质环境等. 另外，在运营期间的效益、服务满意度以及使用者的出行体验对管理部门来说意味着高速公路运营效果在让公众满意的同时是否也达到了持续收益.

1.2 构建原则

科学合理的指标是构建指标体系的基础. 由于影响高速公路运行状态的因素复杂多样、结构繁杂，为保证监测指标体系的客观、全面和科学性，建立指标应遵循以下原则.

1)目标性原则：指标体系的设计和搭建应紧紧围绕改善高速公路交通安全与提升效率这一目标，应以是否满足相关需求为判别标准，判断各项指标是否反映出监测对象和评价内容的信息，达到可应用的效果.

2)系统性原则：高速公路运营监测评价指标体系涉及范围较广，应从多因素、多维度、深层次、系统化地反映高速公路交通状态的整体性能和服务质量，以保证各项指标的全面性与可靠性.

3)可操作性原则：在获取指标的过程中，应考虑各项指标的可操作性，指标尽可能用现有的调查方法或者统计数据获得，避免造成不必要的困难. 指标体系应层次清晰、规范精炼，使之具有实际应用与推广价值.

4)科学性原则：指标体系应具有科学性，即指标的选择、数据的收集和计算方法的界定以相关统计报告、学术理论等公认的科学理论为依据[8].

1.3 总体框架

高速公路运营监测评价指标体系由基础指标体系和综合指标组成. 如图1所示，本文从“效率监测、安全监测、设施监测、绿色监测、环境监测、效益监测”6大监测方向出发，描述了运营监测评价指标体系的构建思路. 基础指标所揭示的内容反映对象的某一方面，通过指标选取与层级分类过程，最终确立基础指标体系. 综合指标是由多个基础指标结合并进行相关计算的综合得分，通过综合分析高速公路主要监测需求，给出综合指标的设置建议与对应的关联基础指标. 两者相辅相成，紧密结合，以高速公路运营管理部门的实际应用为导向，助力高速公路运营管理部门实现对高速公路的可监测、可调控目标.

图1 运营监测评价指标体系构建思路

2 高速公路运营监测评价基础指标体系

2.1 指标选取

2.1.1 运行状态指标

主要对基础数据、运行效率、运行安全和节能情况进行动态分析，以掌握道路运行信息. 具体来说，基础数据作为基础指标，用以监测高速公路的基本情况；效率指标主要考虑拥堵程度、道路负荷度等情况，来判断道路的拥堵情况和通达性；安全指标主要考虑事故数据与行为数据；驾驶行为是影响道路安全的重要因素[9]，可充分选取危险驾驶行为(如急加急减、急转弯、急变道)等监测指标，以判定事故风险. 节能指标主要考虑车辆排放、油耗等.

2.1.2 道路条件指标

我国现阶段对设施的监测与评价主要以道路设施与交通安全设施为主. 一方面，公路自身结构及所属附件设施的配备状况会不同程度地影响高速公路的运营安全. 如路面产生沉降、裂缝或线形的改变会增加道路风险导致事故发生. 此外，对桥隧路段的安全监测能及时发现隐患，从而排除病害灾害. 因此，应对道路条件的路基路面、道路线形、特殊区域的土建结构等进行日常监测，以确保道路条件满足标准要求. 其对应的指标包括路面破损情况、道路曲线组合比例、应力、变形、荷载等.

另一方面，指路标志标线影响驾驶员的道路选择，若能及时发现标志遮挡、损坏等，则可避免倒车、逆行等现象的发生. 由于隧道空间封闭，通风照明较差，事故紧急救援受到很大制约. 必须对隧道内机电、救援与监控设施等交通安全设施进行监测. 基于上述分析，交通安全设施对应的指标包括标志标线、特殊的区域设施设备的完备率与完好率.

2.1.3 外部环境指标

外部环境主要考虑天气、重大事件和地质环境因素. 对高速公路的影响主要体现在驾驶员视距、道路通达性与车辆操纵稳定性等方面. ①恶劣天气下道路湿滑、附着系数减小、能见度低，遇转弯或紧急情况采取制动措施时容易发生侧滑、跑偏或甩尾现象. 因此，需重点监测气象灾害信息. 其对应的指标包括恶劣天气等级、道路附着系数等. ②及时掌握货物散落、路段施工养护和重大活动等重大事件的发生频次、时间、地点和影响范围对于保证道路安全具有重要作用. ③地质灾害带来的后果相对较为严重，直接影响道路的正常通车，还会带来重大灾害与财产损失. 应重点监测滑坡、泥石流等地质灾害信息，对应指标包括位移、流速、边坡变形、灾害事件影响范围、影响时间等. 监测有助于管理部门进行预警措施，采取必要的防护手段.

2.1.4 企业效益指标

企业效益指标主要考虑收费站ETC系统与运营效益因素. 需分析衡量ETC对交通的改善关系和效益成本关系. 此外，确保运营效益稳定增长是企业经营的重要目的，使用者的行车体验是管理部门考虑的重要因素，代表使用者在高速公路系统中得到的舒适、方便、经济等服务程度，有利于高速公路服务设施的标准化、规范化管理. 通过评估企业效率、管理水平以及服务质量等，更有利于企业做出科学管理、及时止损、改进方案等措施. 其对应指标主要包括管理费用、平均收费时间、运营净利润率等.

2.2 基础指标体系建立

根据指标选取分析，建立基础指标体系框架如图2所示.

图2 基础指标框架

运行状态包括基础数据，运行效率、运行安全与节能环保；道路条件包括道路基础设施与交通安全设施；外部环境包括天气、特殊事件与地质条件；企业效益包括ETC评价和运营效益.

首先根据监测内容的目标或涉及范围设计出指标体系；其次按照目标内容的构成进行逐次分解, 直到分解出来的指标可直接观察或测得；最终建立基础指标体系. 如表1所示，指标体系共包含有202个基础指标.

表1 基础指标体系设置

续表1

3 高速公路运营监测评价综合指标

综合指标基于多源数据，关联多个基础指标分析高速公路的整体性能. 相比基础指标，综合指标更能直观地反映整体交通运行状况的变化趋势，能较为全面地反映道路的效率安全等问题. 从运行效率、运行安全、节能环保3个方面分别给出综合评价指数设置建议，如表2所示.

表2 综合指标设置建议

3.1 运行效率

综合反映高速公路的交通运行效率情况. 首先，道路服务水平作为反映道路服务质量的综合指数已被证明其科学性与合理性，具有重要的应用价值；其次，交通运行状态监测是管理部门进行交通管理和驾驶者进行路径选择的基础. 因此可从2个角度分析运行状态的演变过程：一是基于交通流数据判定整体道路的运行状态；二是通过分析交通拥堵产生、演化和消散的过程以此判定拥堵程度. 高速公路出入口是分析通行状况的薄弱环节，有必要监测高速公路收费站ETC与传统人工收费通道相耦合的综合通行状况. 因此，本文针对运行效率方面的综合指标设置建议有服务水平、交通流运行指数、交通拥堵指数与收费站通行指数，旨在及时发现高速公路上存在的交通运行效率问题，也为高速公路主动交通管理策略提供支持.

3.2 运行安全

综合反映高速公路的交通运行安全情况. 交通事故是交通流特征、驾驶行为、道路环境特征与车辆特性共同作用的结果，综合分析高速公路运行安全和风险评估是提高行车安全的重中之重. ①可基于交通流状态的综合影响确定整体路网与路段的运行安全状态. ②有研究发现[22]危险驾驶行为会带来交通安全风险隐患，因此评估道路秩序与混乱程度给研究者提供了新的思路. 基于上述分析，有必要分别建立交通流安全状态指标与交通秩序指数，用以实时评价高速公路安全状况和交通秩序情况. ③基于外部环境数据和历史事故数据，可建立行车风险指数与封闭指数，用以监测与评估高速公路的行车风险，确定道路是否封闭或封闭时长，为改善管理部门的治理举措具有重要参考意义.

3.3 节能环保

动态监测高速公路车辆能源消耗和尾气排放情况. 可建立综合指数评价高速公路绿色发展情况，重点考虑运行车辆油耗与排放对周边环境的影响，对于实现经济、社会、环境的友好和谐具有现实意义. 本文对该类综合指标建议设置为绿色运行指数.

4 结论

本文从运行状态、道路条件、外部环境、企业效益4个方面构建了高速公路运营监测评价基础指标体系，并从运行效率、运行安全、节能环保3个方面给出了综合指标的设置建议. 最终指标体系共包含202个基础指标和9个综合指数. 研究成果为高速公路运营监测与评价提供了系统、全面的指标选项，有助于解决现有指标较为分散的问题，为高速公路运营管理部门准确、动态把握高速公路运营状态，有针对性地开展分析和管理提供支撑. 本文仅针对指标体系的构建与指标选取进行阐述，监测指标的相关采集方式以及数据本地化等有待完善. 随着智能交通领域的扩展和监测水平的提高，运营监测评价指标有待进一步挖掘与更新.