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1、基于交通流实时检测数据的拥堵损失计算方法的研究吴戈 唐军（北京开来工程咨询有限公司，北京100028） 摘要：本文分析了交通拥堵损失的构成，建立了包括燃油浪费及额外排放处理费用在内的交通拥堵损失的计算方法。在此基础上，我们利用交通流实时检测系统的数据测算了北京市的交通拥堵损失。结果表明，2003年在北京市二、三环路上因交通拥堵延误了1.3亿人小时、浪费了1.5亿公升汽油、多排放35万吨CO2，共计损失金额达33亿元。而且，从2002年到2003年北京市二、三环路的交通拥堵损失增加了近80%。关键词：交通拥堵，拥堵损失，计算方法，交通流实时检测An Estimating Methodology
2、of Traffic Congestion CostsUsing Real-time Traffic Data from Dynamic Information SystemWU Ge, TANG Jun(Open Futures Engineering Consultants INC., Beijing 100028)Abstract: In this paper we analyzed compositions of traffic congestion costs and developed an estimating method of congestion costs includi
3、ng wasted fuel and additional abatement costs of air pollution. We appraised congestion costs in Beijing using data from real-time traffic detection system. The results showed that traffic congestion on the 2nd and 3rd ring roads of the city in 2003 costs 3.3 billion Yuan consisting of 130 million h
4、ours of travel delay, 150 million liters of wasted fuel and 351 thousand tons of extra CO2. On the other hand, the traffic congestion costs grow nearly 80% from 2002 to 2003.Keywords: Traffic Congestion Costs; Estimating Methodology; Real-time Traffic Data1 研究目的随着小汽车逐渐进入家庭，各大城市的交通拥堵日趋恶化。拥堵不仅造成时间损失及油
5、耗增加，而且增加了汽车尾气排放。同时，交通拥堵严重损害驾驶舒适性，加深驾驶疲劳，甚至导致交通事故。与普通的交通状况相比，因拥堵而多花费的旅行时间就是交通拥堵损失时间，而损失时间乘以驾驶员、乘车人及车辆的时间价值便可得出拥堵损失的金额。作为交通状况的一项指标，拥堵损失的概念简单明了，可以用来评价道路建设项目的必要性和效果，但目前国内在这方面的研究较少。另一方面，作为智能交通管理的一个组成部分，许多城市都建立了交通流实时检测系统。如何有效地利用这些系统所采集的数据，及时、准确地把握城市的交通状况，是十分重要的。本研究试图建立交通拥堵损失的计算方法，并利用交通流实时检测数据进行实际测算。2 研究回顾
6、世界上许多国家都有交通拥堵损失的测算结果。1992年世界道路委员会（PIARC: the World Road Association）指出，英国的交通拥堵损失约为每年100150亿英镑1。日本国土交通省也计算出1999年全国交通拥堵损失时间为每年38亿小时，人均损失约30小时，损失金额每年超过1千亿美元，人均近900美元2。美国得克萨斯交通研究所（TTI: Texas Transportation Institute）在最近发表的城市交通年度报告中研究了全美85个主要城市2003年的交通拥堵损失。其结果表明，交通拥堵共造成了37亿小时的时间损失和23亿加仑的汽油浪费，损失金额高达650亿美元
7、；而对于高峰时段的出行者来说，全年人均延误达47小时，比1982年的16小时增加了近两倍3。表1日本的交通拥堵判别标准管理机关名道路类别行驶速度(km/h)堵车长度(km)持续时间(分)其他日本道路公团*高速公路1-1.5连续起步、停车本四联络桥公团*1-1.5阪神高速公团*城市快速路130首都高速公团*1.530东京警视厅40交通不畅一般道路20* 判别标准的所有条件均满足时才被认为是拥堵。日本国土交通省在计算拥堵损失时，交通量数据主要使用道路交通普查或连续式交通量调查中获得的7点至18点的小时交通量。各路段的旅行速度及基准速度根据分析范围不同采用不同的调查数据。计算全国的拥堵损失时，高峰时
8、段旅行速度采用道路交通普查的结果，非高峰时段的旅行速度则根据速度与交通容量的关系按交通量来推算；各路段的基准速度原则上采用同类道路限制速度的平均值，但对于人口集中地区采用略低一些的修正值。在计算地区或某一路线的交通拥堵损失时，通常用装载GPS定位设备的调查车反复测量各路段不同时段的旅行时间，将其10%分位最短旅行时间的路段平均速度设定为基准速度。美国TTI在研究拥堵损失时，仅考虑早晚各3.5小时的高峰时段，用道路拥堵指数RCI (Road Congestion Index，反映一个城市交通拥堵的强度和持续时间)计算出各路段高峰时段的总行驶里程，再根据每车道日平均交通量和车流方向确定路段的拥堵水
9、平、拥堵方向以及高峰时段上下行方向的行驶里程。各路段上下行方向的旅行速度按照拥堵水平与车速的关系确定，没有拥堵的自由流速度（基准速度）按高速公路96km/h、普通道路56 km/h来设定。此外，在TTI的推算结果中还包括了交通事故及车辆故障引起的拥堵的损失。3 交通拥堵损失3.1 交通拥堵的判别一般来说，道路的宽度、线形、纵坡、车辆构成等因素决定了该道路所能通过的最大车流量即交通容量。当交通量超过交通容量时，无法顺利通行的汽车就会排起队来，这就是交通拥堵。交通管理部门根据各自的经验制定了不同的拥堵判别标准（表1）。另一方面，交通拥堵是一种客观现象。同样的拥堵状况不同的驾驶员在不同的条件下会有不
10、同的感受。据了解，北京市公布的交通拥堵点段中，有很大一部分是在市民报警的基础上，经交管部门摸排调查后确定的。对于堵车时间超过5分钟的路段，交管部门也通过广播电台等向公众适时发布堵车信息。因此，如果交管部门的拥堵判别标准与驾驶员对拥堵的实际感受有较大差异的话，则可能影响到驾驶员对交管部门发布的拥堵信息的信任，损害交通信息的正确的诱导作用。3.2 拥堵损失的构成如图1所示，交通拥堵损失可以分为日常性拥堵损失和非日常性拥堵损失。本研究将暂不考虑突发性交通事故、道路维护作业或黄金周长假等非日常情况下的交通拥堵。拥堵损失日常性拥堵损失非日常性拥堵损失额外燃油消耗人的机会费用损失车辆的机会费用损失时间延误
11、引起的二次损失因焦躁导致交通事故退票、货损突发性事故引起的拥堵损失黄金周长假中的拥堵损失道路维护作业引起的拥堵损失时间延误燃油消耗量大气污染与温室效应图1 拥堵损失的构成日常性拥堵损失主要包括拥堵过程中的时间延误、额外的燃油消耗及对环境的负荷、时间延误的二次损失等。由于延误以至无法按时进行交通之后预定的活动造成机会费用的损失、为避开拥堵提前出发或比预定早到达目的地，都可以按损失时间来考虑。而对于时间延误造成的二次损失，如没赶上预定的航班造成退票或改签的损失、未按时将货物送达而产生的货损或赔偿等，因缺乏数据，本文暂不考虑。在普通的拥堵中，由于驾驶员心情焦躁而导致交通事故，会加剧拥堵并造成进一步的
12、损失，为简单起见，本文也不考虑这一类损失。表2 时间价值的计算思路乘客出行目的工作出行非工作出行普通客车驾驶员小时工资附加福利小时工资（除未成年人）乘 客车 辆平均小时租赁费用出租汽车公共汽车驾驶员小时工资附加福利乘 客小时工资附加福利小时工资(除未成年人)车 辆平均小时租赁费用注：本文暂不考虑各种载货汽车。因此，本文的分析对象是日常性交通拥堵中的时间延误、额外的燃油消耗及其环境负荷，以下简称为拥堵损失。4 拥堵损失的计算方法本文以现有的交通量、车速、出行调查等数据为基础，采用以下方法计算拥堵损失。小时交通量及平均车速所需的差值(实际所用时间-基准时间)设定基准车速对象地区1天的拥堵损失车辆小
13、时*职工平均小时工资*汽车平均租赁价格对象地区1天的拥堵损失时间及损失金额*不同目的出行率*交通工具分担率*各车型平均载客数*各车型总行驶里程居民出行调查等交通流实时检测数据单车平均时间价值图2 拥堵损失的计算流程其他统计数据各车型的平均时间价值单车平均实载人数4.1 基准车速的设定基准车速就是不拥堵时的正常行驶速度。设定基准车速时应充分考虑道路条件及限速等因素。本文以道路的实际限速为基准车速。4.2 单车平均时间价值4.2.1 计算条件与思路为计算人（驾驶员、乘客）和车辆的时间价值时，我们假定以下前提条件4：a. 消费者的行为遵循效用最大化原则b. 企业的行为遵循利润最大化原则c. 市场是完
14、全竞争的，且供需长期均衡从出行目的看，工作出行与非工作（通勤、购物、娱乐等）出行应有不同的时间价值。我们假设，普通客车的驾驶员与乘客的出行目的相同，而出租汽车与公共汽车上驾驶员（售票员）是工作出行。我们还假设18岁以下未成年人均没有工资收入，可以不考虑其时间价值。在这些假定条件下，计算时间价值的思路可归纳如表2。工作出行的价值除个人的工资收入外，还应包括单位支付的实物报酬、社会保险和教育培训费等附加福利（Fringe Benefit）。根据统计部门公布的职工年平均工资及全年月平均工作时间，我们可以推算出职工的平均小时工资（北京市2003年为11.97元/小时）。鉴于缺乏必要的统计数据，本研究只
15、把职工社会保险的单位负担部分列为附加福利（本文按工资收入的40%计算）。另一方面，在完全竞争的市场条件下，非工作出行的时间价值应等于平均小时工资。4.2.2 各车型的单车时间价值如表2所示，单车时间价值包括人（驾驶员、乘客等）的价值和车辆本身的价值。不同车型车辆的时间价值，可以根据相应车型的市场平均租赁价格，按保有量加权平均来计算。人的时间价值按以下方法计算。首先，从城市交通综合调查5等调查结果可以获得各种车型的单车平均载客人数。然后，根据个人工作及非工作出行时不同车型的利用率，可求出单车平均载客人数中这两种出行目的的乘客人数。对于非工作出行，应剔除18岁以下未成年人的人数。另外，我们假设，公共汽车中除驾驶员外，每车次上有一名售票员。4.2.3 单车平均时间价值实时交通流检测系统的数据一般不区分车型，因此，我们按各车型的总行驶里程加权平均求得单车平均时间价值（北京市03
