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如何科学开展城市交通运行状态评估?

2019-01-23 16:18:38 山东科大集团 阅读

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导 语


目前,城市交通拥堵已成为全民关注的社会热点。准确、及时地了解和掌握哪里堵、堵到什么程度以及为何堵等信息,也已成为公安交管部门制定和实施交通缓堵措施的前提和基础。现在常见的城市交通评估方法能否满足交通管理行业实战需求?今后又应该如何开展城市交通运行状态评估工作?今天交通言究社“城市道路交通文明畅通提升行动计划”专家谈专栏邀请到公安部交通管理科学研究所刘东波、华璟怡来谈谈他们的研究和分析。

                                                                                        现状:城市交通运行情况评估方法及存在的问题

1
常见城市交通运行状态评估方式


由于以往缺乏大范围量化分析数据,城市交通管理者无法准确判断拥堵到底发展到何种程度,以至于在交通缓堵措施的制定、实施与评估中,仍以主观经验判断为主,缺乏量化、可评估的机制予以支持。近年来,随着智能交通的发展和全社会信息化、智能化终端设备的应用,通过大量数据对城市交通运行情况进行评估成为了可能。目前主要有两种拥堵评估方式:


❖ 城市交通部门发布的本地拥堵指数。北京、深圳等城市的交通部门依靠公交车、出租车等公共客运交通行业获取浮动车数据,面向本城市发布交通运行指数,实现了对城市路网交通运行状况的实时监测与评估,对城市交通拥堵的宏观描述和纵向发展趋势研判具有指导意义。

 

❖ 互联网出行公司发布的交通拥堵指数排行榜。高德、百度、滴滴等互联网公司根据自身掌握的导航、车辆出行等数据,定期(如每季度)发布城市拥堵指数和排名,从定量的角度(如延时指数)给出了城市交通拥堵的程度,同时给出各类城市之间拥堵程度的横向比较。


2
相关评估工作存在的不足之处


❖ 发布对象偏向社会公众。目前不论是互联网公司发布的城市拥堵指数和排名,还是各地交通部门发布的单个城市交通运行指数,其目标主要为通俗易懂、量化直观地向社会公众反映城市交通运行及拥堵情况,但发布的内容很难满足公安交管部门掌握城市交通运行发展态势的专业性需求。


❖ 评估角度较为单一。目前常用的评估指标体系为一维结构,均从交通运行强度维度进行评估,相关指标如行程延时指数、交通运行指数、行程速度等,相互之间具有较强相关性,且计算过程中固定了时间和空间两个维度,稀释了城市交通运行特点,导致不同交通运行时空特征城市的评估结果相似。


❖ 分析方法有待提升。目前发布的交通运行分析报告多以互联网公司为主体进行编制,致力于社会传播的企业文化导致分析报告具有碎片化、浅显化等特点,结构性、系统性稍显不足,未深入挖掘总结交通运行规律特征,很难精准支撑交管部门开展交通缓堵措施的制定、评估等工作。

研究:如何开展城市交通运行状态评估工作

根据城市交通治理优化的实际需求,可从以下几个方面开展城市交通运行状态评估工作:一是明确服务对象和需求。根据服务对象的客观需求,明确不同服务对象间的界面划分和评估内容,不同的对象评估的层次、结论和精细度是不同的,进而确定城市交通运行评估总体框架;二是构建多维度评估体系。面向交通特征规律的评估需求,构建多维度系统化的评估指标体系,分析城市道路交通运行的实际状况,面向交通管理行业提供客观、科学、可操作的评估方法;三是城市之间可横向对比。横向比较同类城市交通运行状态的差异,为全国及城市交通管理部门掌握和了解各城市情况提供服务;四是具体城市可深入诊断。针对部分城市深入分析,具体研判城市交通发展的趋势,为各地城市交通管理部门诊断交通问题、评估交通改善措施提供量化的数据支撑,指导城市交通管理政策、措施的实施。


1
明确交通运行状态评估的服务对象和需求


将交通运行评估的服务对象细化为社会公众及政府决策者、城市交通管理决策及执行者、具体城市交通改善项目设计实施者三类,分析明确不同服务对象的客观需求、主要内容及服务目标。主要包括:


❖ 面向社会公众及政府决策者研究发布交通拥堵指数,碎片化、直观化的反映道路通行情况和拥堵点段分布等内容,为社会公众的日常出行和政府部门的科学决策提供信息服务。


❖ 面向交通管理行业决策与管理者研究交通运行研判方法,客观化、系统化的反映城市交通运行规律特征和管理水平等内容,为掌握交通运行发展态势提供研判支持。


❖ 面向具体城市交通改善项目设计实施者研究交通改善评估方法,科学化、精准化的反映交通改善措施的实施效果等内容,为具体城市开展城市交通管理业务提供数据支撑。城市交通运行评估总体框架如图1所示。


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图1:城市交通运行评估总体框架


2
构建多维度交通运行状态评估指标


构建多维度交通运行评估指标旨在从时间、空间、强度等不同维度全面描绘城市交通运行情况,从而反映不同城市差异化的动静态规律特征。


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图2:多维度交通运行评估指标分类方法


❖ 根据评估对象,交通运行评估指标可分为两大类:第一类是静态评估指标,主要用于评估道路网的基础条件;第二类是动态评估指标,主要用于评估交通流的运行情况。


❖ 根据评估侧重点,动态评估指标又可以细化为三大类:第一类是空间维度指标,主要用于评估道路网的空间阻塞性和空间均衡性,分别反映交通运行的拥堵分布情况和区域差异情况;第二类是时间维度指标,主要用于评估道路网的时间持续性和时间可靠性,分别反映交通运行的时变特性和日变特性;第三类是强度维度指标,主要用于评估道路网的运行粘滞性和供需平衡性,分别反映交通运行的负载程度和失衡程度。不同评估维度的具体作用描述如表1所示。


表1:动态评估指标不同评估维度的具体作用描述


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3
根据评估方向选取交通运行状态评估指标


针对不同评估方向的具体作用,选取对应方向中具有较强横向可比性的一项指标作为评估指标,形成多维度评估指标体系。城市交通运行状态评估指标选取结果如表2所示。


表2:城市交通运行评估指标体系结构

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应用:城市交通运行状态评估实践探索

为验证评估指标体系的可计算性和可评估性,并进一步研究城市交通运行分析研判方法,联合百度地图共同研究确定了互联网出行数据能够提供数据的类型和时空颗粒度。在此基础上,根据百度地图提供的2018年某季度700多万条数据,经过数据处理与分析,开展了全国重点城市交通运行评估实践应用探索。


1
城市总体交通运行状态解析


❖ 典型城市运行状态画像:通过选择拥堵路段里程比、高峰/平峰行程延时指数、高峰运行速度日偏差系数、高行程延时指数持续时间四项指标,对北上广深四个典型城市交通运行态势的时间、空间、强度综合评估,图中顶点为同类城市中的最严重城市情况,虚线为同类城市的平均水平,得出了四个城市的画像标签:


北京:高峰持续时间长且压力峰值高,不同日期间的拥堵时空分布较为相似

上海:交通瓶颈数量较少但拥堵程度较高,不同日期间拥堵程度差异较大

广州:交通瓶颈较多且拥堵持续时间较长,但发生严重拥堵瓶颈占比较少

深圳:高峰交通运行状态较好,居民通勤出行较为顺畅


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图3:典型城市运行状态画像


❖ 空间维度对比评估


拥堵范围较大且区域间较不均:重庆、广州、北京

拥堵范围较大且区域间较均衡:天津、武汉

拥堵范围较小且区域间较不均:上海


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图4:空间维度对比评估结果


❖ 时间维度对比评估


高峰时间较长且日期间波动较大:上海、重庆、广州

高峰时间较长且日期间波动较小:北京

高峰时间较短且日期间波动较大:武汉、成都、东莞


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图5:时间维度对比评估结果


❖ 强度维度对比评估


强度峰值较大且出行时段较分散:武汉

强度峰值较大且出行时段较集中:上海、北京、重庆

强度峰值较小且出行时段较分散:广州、深圳、天津、成都


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图6:强度维度对比评估结果


2
交通运行规律特征解析


❖ 拥堵道路类型分析:选取拥堵路段里程比进行不同类型道路的拥堵差异程度分析。


快速路更堵:北京、上海、成都、广州、深圳、杭州

主干路更堵:重庆

次干路更堵:天津、武汉

支路更堵:东莞


从不同道路类型的拥堵差异性来看,北京、上海、重庆、武汉不同类型道路的拥堵差异性较大,深圳、杭州、天津不同类型道路的拥堵差异性较小。


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图7:拥堵道路类型分析结果


❖ 高峰持续时间分析:选取高行程延时指数持续时间进行早晚高峰持续时间上的差异性分析。


早高峰更长:杭州、北京

晚高峰更长:深圳、广州、东莞、武汉、成都、天津

早晚高峰较均衡:重庆、上海


从最高峰小时运行情况来看,早晚最高峰小时的行程延时指数差值(图中右侧副坐标轴)显示高峰持续时间与交通运行压力的一致性,即对于同一城市而言,交通压力越大则高峰持续时间也越大,这一现象在广州、东莞、武汉更为明显。


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图8:高峰持续时间分析结果


❖ 运行压力情况分析:选取高峰/平峰行程延时指数进行高峰时期内骨架路和全路网的运行差异情况分析。


骨架路压力更大:重庆、广州、武汉、成都、深圳、天津、东莞

全路网压力更大:杭州

骨架路/全路网较均衡:北京、上海


从高峰时期最拥堵路段的运行恶化情况来看,取城市全路网中最高峰小时内行程延时指数最大的5%路段指数值与整体路网指数值进行比较,可以发现重庆、北京、广州、上海的恶化程度更为显著。



图9:运行粘滞情况分析结果1548232664710436.png


城市道路交通运行特征规律的精准化、全方位识别,是精细化交通管控措施制定与实施的基础,如何将感知到的交通大数据转化为对道路网络运行情况的量化反馈,是交通管理行业亟需解决的关键问题。本文针对互联网交通大数据全路网、全时段的数据资源优势,初步研究提出了面向行业实战需求的交通运行状态评估指标体系,期望通过客观评估城市道路交通运行状况,为城市交通管理掌握和了解各城市情况提供参考。同时,如何更好地融合传统城市交通管理行业数据与新兴互联网交通数据,以进一步增加获取的数据种类,提升数据精准度,将是未来重要的拓展方向。


(文 / 公安部交通管理科学研究所 刘东波 华璟怡)