【交通规划原理】第二章 —— 交通调查

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引言

交通调查是进行交通规划的前提和基础，其目的是获取规划区域内人流、物流和车流的特征和规律，以及交通基础设施建设现状等，为制定交通规划提供全面系统而又真实可靠的实际参考资料和基础数据，在制定交通规划的各个阶段，需要有与之相应的各类交通调查数据。

交通调查的内容有：

1. 交通运输调查：运输量调查；交通基础设施调查。
2. 社会经济及土地利用基础资料调查：1）经济资料，包括经济水平、经济结构、经济布局；2）人口；3）自然资源；4）土地利用调查。
3. 相关政策与法规调查；
4. 建设资金调查；
5. 交通规划影响调查：对社会环境、自然环境、资源环境的影响。

大纲的要求是掌握数据统计、取样方法、数据收集方法及最新调查技术。

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一、交通量、速度、密度调查

1.1 交通量调查

交通量是指单位时间内通过道路某一断面或某一车道的车辆数或行人数，是描述交通流特性最重要的三个参数之一。交通量调查的目的在于通过长期连续调查、短期间歇或临时调查，搜集交通量资料，了解交通量在时间、空间上的变化和分布规律，为交通规划、道路建设、交通控制与管理等提供必要的数据。

交通量按照交通特性可分为平均交通量和高峰小时交通量。平均交通量有平均日交通量和年、月、周平均日交通量。其中，平均日交通量是任意一段时间内的平均交通量，年平均日交通量则表示一年 365 天内的平均交通量。高峰小时交通量，指在以 1h 为单位进行连续若干小时调查所得结果中，交通量最大的小时交通量，如高峰小时交通量、年最高小时交通量、第 30 位小时交通量。

我国道路交通特点之一是混合交通严重，在进行交通量调查时，有必要根据调查目的区分不同的车型分别记录，以便于换算成统一的标准车型。折算标准可查阅对应的公路和城市道路工程设计标准。

交通量调查的计数方法主要有人工计数法、浮动车法、机械计数法等。

1.2 车速调查

车速指车辆在单位时间内通过的距离，是描述交通流特性的三参数之一，主要有以下几种：

1. 地点车速，指车辆通过道路某一点或某一断面时的车速，亦称为瞬时车速，是描述道路某地点交通状况的重要参数。常用于研究制定限制车速、设计车速以及交通流理论的研究。
2. 行程车速，亦称为区间车速，是车辆在道路某一区间行驶的距离和时间的比值。行程车速是评价道路行车通畅程度和分析车辆发生延误原因的重要数据。
3. 行驶车速，指车辆在道路某一区间内的行驶距离和行驶时间（行程时间扣除停车延误时间）的比值。行驶车速是衡量道路服务质量、估算路段的通行能力以及延误原因的重要参数。
4. 临界车速，又称为最佳车速，指通行能力最大的车速，在理论上考虑通行能力时采用。
5. 设计车速，指驾驶员在天气良好、交通密度较低时所能维持的最高安全车速。设计车速是道路几何设计的基本依据，也是表明道路等级和使用水平的主要指标。

地点车速调查通常采用随机抽样的方法，样本选择和样本容量具有一定要求。地点车速调查可以采用人工测量法和机械测量法。

区间车速调查方法有牌照法和跟车法以及流动车测速法（和交通量的浮动车法相同）和五轮仪法。

1.3 交通密度调查

交通密度是指在单位长度车道上，某一瞬间所存在的车辆数，一般用“辆/(km·车道)”表示。根据定义可知，密度是一个瞬时值，它不仅随时间的变化而变动，也随测定区间的长度而变化。为此，常将瞬时密度用某总计时间内的平均值表示。交通密度在研究划分道路服务水平、分析交通瓶颈状况、制定交通管理与控制政策与措施等方面均有应用。

交通密度的调查方法主要有出入量法和摄影法。

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二、交通延误调查

交通延误是反映交通流运行效率的指标，进行延误调查就是为了确定延误产生的地点、类型和大小，评价道路上交通流运行效率，在交通阻塞路段找出产生延误的原因，为制定道路交通设施的改善方案、减少延误提供数据。

2.1 延误的定义及分类

延误 (Delay) 是指由于道路和环境条件、交通干扰以及交通管理与控制等驾驶员无法控制的因素所引起的行程时间损失，以 s/辆或 min/辆计。

延误可以分为以下几种：

1. 固定延误，指由交通控制装置、交通标志、管理等引起的延误，与交通量大小及交通干扰无关，主要发生在交叉口处，交通信号、停车标志、让路标志和铁道路口等都会引起延误。
2. 运行延误，是受到其他车辆或交通流内部相互干扰而引起的延误。其他车辆的干扰，如车辆停止、启动、转弯、故障以及行人过街等的干扰；交通流内部干扰，如交通量增大产生拥挤、道路通行能力不足、合流等产生的影响。
3. 停车延误，是指车辆由于某种原因而处于静止状态产生的延误。停车延误等于停车时间，其中包括车辆由停止到再次启动驾驶员的反应时间。
4. 行程时间延误，是指实际行驶的总时间与完全排除干扰后畅行速度通过调查路段的行驶时间之差。这一延误除包括停车延误外，还包括因为加减速而产生的加速延误和减速延误。
5. 排队延误，是指车辆排队通过路段的时间与车辆按自由行驶车速通过的时间之差。
6. 引道延误，为引道实际耗时与引道自由行驶时间之差。这种延误指停车延误加上停车前的减速延误和停车后加速到原车速的延误。

2.2 路段行车延误调查

路段行车延误通常与行程时间一起调查，这样可以同时获得行驶时间、行驶车速、行程时间、行程车速和延误等一系列资料。调查方法主要有跟车法和输入 — 输出法。

跟车法是指观测人员乘坐测试车沿着待测路段行驶，观测并记录有关行车延误数据的方法，有人工记录和机械记录两种方式。输入 — 输出法的前提是：假设车辆到达和离去属于均匀分布；车辆排队现象存在于某一持续时间的其中一段时间内，如果到达的车辆数大于道路通行能力则开始排队。反之，则排队开始消散。

2.3 交叉口延误调查

在路网和道路的总行车延误中，交叉口延误所占比重较大，一般都在 80% 以上，由此可见，交叉口延误调查尤其重要。交叉口延误主要受到入口引道的车道数、宽度、坡度、入口控制方式、渠化情况、有无停车站点等道路条件影响，同时受到每个入口引道的高峰小时流量以及流量分配、车辆类型及组成、驶进交叉口的车速、行人及非机动车等交通条件影响，此外交叉口的控制方式对交叉口延误也有较大调节作用。

交叉口延误调查方法可分为两类，一类是停车时间法，得到的交叉口延误只包括停车时间，没有计入加速延误和减速延误，有间断航空摄影法、延误仪测计停车法和点样本法等；另一类是是行程时间法，测定从交叉口前的某一点至交叉口内或交叉口之后的某一点的行程时间，各车辆的平均行程时间减去这段行程的自由行驶时间就是交叉口的延误，不但包括停车延误，还包括加速和减速延误，有试验车法、牌照法、间断航空摄影法、人工追踪法和抽样法等。

点样本法是由美国加利福尼亚大学伯克利分校于 1954 年提出，方法简便，不需要专门仪器，因此各国都广泛使用。使用点样本法必须有足够的样本数，以确保精度，一般可以用二项分布来确定。

三、OD调查

3.1 基本术语

1. 出行，指居民或车辆为了某一目的从一地向另一地移动的过程，可以分为车辆出行和居民出行。出行作为计测单位，具备三个基本属性：1）每次出行有起讫两个端点；2）每次出行有一定目的；3）每次出行采用一种或几种交通方式。
2. OD 调查，是对某一调查区域内出行个体的出行起点和出行终点的调查，OD 交通量就是指起讫点间的交通出行量。
3. 境界线，是调查区域范围的边界线。
4. 核查线，指为校核起讫点调查结果的精度，在调查区域内设置的分隔线。
5. 期望线，指连接各个小区质心的直线，代表了小区之间的出行，其宽度通常根据出行数大小而定。
6. 期望线图，指按照人们选择最短和最畅通路线的意愿，在交通规划地图上用线条宽度和交通量成一定比例的粗直线将各个区域的质心连接起来，所绘制成的图形。直观地反映了人们出行的空间距离及出行量的大小。
7. 等值线图： 将期望线图上所表示小区之间的直线改绘制成与道路走向相同而粗细不同的折线，折线粗细表示汇聚该路段上的交通量大小。

3.2 OD 调查的类别、内容、方法

OD 调查主要分为三类：居民 OD 调查、车辆 OD 调查、货流 OD 调查。

常见的 OD 调查方法有：路边询问法、表格调查法、家庭访问法明信片调查法、车辆牌照法。

进行交通规划需要全面了解交通源以及交通源之间的交通流，但交通源是大量的，不可能对每个交通源单独进行研究。因此，需要将交通源进行合并，合并后的区域称为交通小区。确定交通小区的目的是确定起讫点的空间位置，并且是分析交通特性的基础单元。

交通小区划分的原则有：

1. 同质性。区内的土地使用、经济、社会等特性应尽量一致。
2. 尽量以轨道交通、河流等天然屏障作为分区的界限，不仅资料准确，也易于核对。
3. 尽量配合行政区的划分，以利用政府的统计资料。
4. 分区的过程要考虑道路网。
5. 保持分区的完整，避免同一用途的土地被分开。
6. 在准确、全面反映区域交通源流特性的前提下，使工作量尽可能减少。

四、居民出行调查

居民出行调查属于 OD 调查的一种，结合 OD 调查的概念，居民出行调查可定义为：为全面了解城市居民或流动人口出行的源和流，以及居民出行的发生规律，对居民的出行从出发到终止过程的全面情况进行的调查。居民出行调查的目的是为了了解居民出行的 OD 分布状况，另外还可以了解出行者的个人特征和家庭特征。

出行循环（Trip Circle）是指出行形成的一次循环；出行链是指由若干个出行形成的链；出行模式是指出行端点出发，再返回端点的出行形式。

居民出行调查的主要内容包括：1）个人特征信息；2）家庭特征信息；3）一次出行特征信息；4）其他调查信息，如家庭购车意愿、周末出行情况等。

居民出行调查的方法有：1）家庭访问；2）明信片调查；3）工作出行调查法；4）电话询问法；5）职工询问法。

五、RP 和 SP 调查

交通出行行为调查可分为 RP(Revealed Preference) 调查和 SP(Stated Preference) 调查。RP 调查也称为行为调查，是对实际行动或已完成的选择性行为进行的调查。SP 调查也称为意向调查，是在假设条件下，选择主体如何选择的以及如何考虑的选择意向调查。

RP 调查的优点：由实际行为和实际数据标定模型，具有较高的可靠性和精度。缺点：1）变量间存在相关性；2）变量的选择范围有限；3）可能因为被调查者的记忆模糊而使得结果失真。

SP 调查的优点：可以根据未来的状况，任意设定选择条件，提供更加广泛的选择方案。缺点：1）若考虑太多因素，会增加调查工作的难度，容易引起被调查者消极情绪；2）SP 调查有误导被调查者的倾向，由于是在假设条件下，最终的结果可能背离现实；3）若 SP 调查考虑的因素不够全面，人们可能会做出与实际相反的选择。

RP 调查方法，一般针对某些已经实施的政策或已经存在的设施进行相关的调查，需要被调查者根据他们的实际出行行为填写调查表或问卷，获得实际使用或接受的概率。

SP 调查，是在某一种假设条件下，调查出行者对备选方案的选择意识，用自己的意识行为表明嗜好。其目的是通过调查掌握人们的思维意识行动的变化，分析对非现存服务系统的需求。例如新线（轨道交通、道路、航空等）投入使用后人们的交通选择行动将发生如何变化。

六、交通调查的抽样

抽样调查是从调查对象的总体中随机抽取一部分进行观察，并且依据所获得的数据对总体的数量特征得出具有一定可靠性的估计判断，从而达到对总体的正确认识。由于抽样调查是针对总体的一部分进行，与全面调查相比具有费用低、速度快的特点，特别是对资料信息的时效性要求高的现象进行调查时，抽样调查非常适用。

抽样调查的方法有很多种，按照是否遵循随机原则可以分为非概率抽样和概率抽样。非概率抽样是按照调查者的主观判断从总体中抽取单元构成样本，概率抽样是根据随机原则进行抽样，样本更具有可靠代表性，但较为复杂、耗时大。

常用的概率抽样法有以下几种：1）简单随机抽样；2）系统抽样；3）分层抽样；4）整群抽样；5）多阶段抽样。

抽样调查结果和真实值之间存在的差异称为误差。抽样调查理论的中心任务之一，便是研究抽样调查中的误差。在抽样调查误差理论中将全部误差分解为随机误差和系统误差两部分。随机误差是由于样本和总体之间的随机差异导致的，无法避免。但这种类型的误差不会影响参数的均值，通常计算的抽样误差就是这部分随机误差。导致系统误差的原因很多，而且多属于非随机性因素。

如果要提高调查的精度，一个重要方面是确定合理的样本量。根据数理统计的原理，抽样率公式如下：$$\gamma =\frac{{\lambda }^2{\sigma }^2}{{\Delta }^{2}N+{\lambda }^2{\sigma }^2}$$ 式中，$\gamma$ 为抽样率；$\lambda$ 为对于标准分布，一定置信度对应的双侧分位数；$N$ 为母体容量；${\sigma }^2$ 为母体的方差，当样本数足够时，可以用样本方差代替；$\Delta$ 为控制误差指标的容许绝对误差，其计算公式为 $\Delta =E\overline{X}$ 。其中，$\overline{X}$ 为相对误差，$E$ 为样本均值。

七、交通调查新技术

7.1 道路交通流的自动调查技术

交通工程学的发展为交通调查提供了多种自动调查技术，目前国内外已广泛采用各种自动调查技术进行交通流调查。

交通量自动检测机械装置一般由车辆检测器和计数装置两部分组成。检测器有超声波、光电、雷达、感应线圈、视频式检测器。从所获得的信息量角度，视频检测器无疑是最佳选择，这是由视频技术自身特点决定的。

7.2 基于移动体通信的交通调查技术

在交通调查领域，随着科学技术的发展，特别是计算机科学、通信技术、传感器技术、网络等先进技术的发展，基于移动体通信的交通调查技术成为一个重要的发展方向。如 PHS(Personal Handy-phone System) 低功率移动电话系统和全球定位系统（GPS）。

PHS 手机调查的优点：1）不需求维修管理费用；2）数据获取容易；3）可以收集包括动态位置路径等的无缝数据；4）位置精度高；5）普及率高、容易抽样。

GPS 调查的优点：1）不需要维修管理费用；2）调查结果容易数据化；3）调查位置精度高。缺点：1）存在调查盲区；2）全面调查困难；3）难以普及。

7.3 先进调查方法

1. 在道路上设置车辆检测器；
2. 利用闸机在停车场出入口进行计数；
3. 利用手机信令数据、公交卡、网约车数据；
4. 地图软件 API 。