国内外交通拥堵评价指标计算方法研究＊

郑淑鉴，杨敬锋

（广州市公共交通数据管理中心，广东广州　５１０６４０）

摘要：阐述了基于路段速度、道路交通密度、交通量等的国外主流拥堵评价指标的计算方法，

从拥堵里程比例、出行时间比及综合评价方法说明了国内拥堵评价指标的建立过程，同时对比分

析了国内外各个指标的优缺点，提出了建立拥堵指标计算方法的优化建议，为国内城市建立更加

全面、综合反映实时交通状态的评价指标提供参考并奠定理论基础。

关键词：城市交通；交通拥堵；评价指标；拥堵指数

中图分类号：Ｕ４９１．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－２６６８（２０１４）０１－００５７－０４

＊基金项目：国家８６３计划项目（２０１２ＡＡ１１２３１１） 随着城市经济的发展，机动车保有量快速增长，

而城市道路增长有限且缓慢，导致城市的日常交通

出行严重受阻，交通拥堵频发，车辆运输效率显著下

降，给人们的工作和生活造成巨大影响。为便于交

通主管部门分析道路交通拥堵状态与成因，全面把

握交通运行状态特征，合理引导社会公众客观、正确

地认知交通运行势态，有必要建立科学、客观的道路

交通运行评价指标。而随着科学技术的发展，以智

能化的交通信息采集、处理和分析为依托，以流量、

密度（占有率）及速度等传统参数为基础，开展实时

的道路交通运行评估已成为研究及应用热点。该文

重点阐述国内外各种主流交通拥堵评价指标的意义

及计算方法，为国内指标的建立提供参考依据。

１　国外评价指标研究

国外对交通拥堵评价指标的计算主要基于路段

速度、道路交通密度、交通量和出行时间等方面。

１．１　基于路段速度计算交通拥堵指标

ＩＮＲＩＸ　Ｉｎｄｅｘ是典型的基于路段速度计算拥堵

性的指标，从２０１０年开始，欧洲大多数国家就开始

使用ＩＮＲＩＸ　Ｉｎｄｅｘ指标。该指标以路段的速度为

核心进行计算，并每月统计发布一次。计算步骤：

（１）计算统计间隔里各路段的ＩＮＲＩＸ　Ｉｎｄｅｘ指

标值Ａｉｊ。数据上传的间隔为１５ｍｉｎ，故１５ｍｉｎ路

段ｉ的ＩＮＲＩＸ　Ｉｎｄｅｘ指标值Ａｉｊ的计算公式为：

Ａｉｊ＝（ＲＳｉｊＣＳｉｊ－１）×１００％

式中：ＲＳｉｊ表示路段ｉ第ｊ个间隔的参考速度，即自由流下的速度值；ＣＳｉｊ表示路段ｉ第ｊ个间隔的计

算速度，即实际的运行速度。

（２）计算统计间隔里全市的ＩＮＲＩＸ　Ｉｎｄｅｘ指标

值Ｂｊ。以路段的长度为权重系数对各个路段的指

标值Ａｉｊ进行加权求平均，Ｂｊ的计算公式为：

Ｂｊ＝∑Ｎ

ｉ＝１（Ａｉｊ×Ｌｉ）

∑Ｎ

ｉ＝１Ｌ

ｉ

式中：Ｎ表示全市的路段总数。

（３）计算全市的月度ＩＮＲＩＸ　Ｉｎｄｅｘ指标值ＩＩ。

每月的数据仅统计该月工作日（周一至周五）的高峰

时段（０６：００—１０：００、１５：００—１９：００）共８ｈ的数据，

月度指标值ＩＩ由该月所有时段的Ｂｊ平均得到，即

ＩＩ＝∑Ｍ

ｊ＝１ＢｊＭ

式中：Ｍ表示该月的１５ｍｉｎ间隔总数。

１．２　基于道路交通密度计算交通拥堵指标

美国德克萨斯州交通研究院于１９９４提出道路

拥堵指数（Ｒｏａｄｗａｙ　Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ　Ｉｎｄｅｘ，ＲＣＩ），用来

衡量道路交通密度，描述拥堵强度和持续情况。该

指数定义为不同等级道路（包括高速公路和主干路）

每公里平均日交通量的加权平均值。计算步骤：

（１）计算每日车英里数。日车英里数ＤＶＭＴ

由每年的车英里数计算得到，而每年的车英里数

ＡＶＭＴ由美国联邦公路局提供：

ＤＶＭＴ＝ＡＶＭＴ３６５７５ 公　路　与　汽　运

　总第１６０期 Ｈｉｇｈｗａｙｓ　＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 其中，高速公路、主干道的日车英里数分别由市

区道路和乡村道路两部分组成：

ＤＶＭＴｆｒｅｅｗａｙ＝ＵＤＶＭＴｆｒｅｅｗａｙ＋ＲＤＶＭＴｆｒｅｅｗａｙＤＶＭＴａｒｔｅｒｉａｌ＝ＵＤＶＭＴａｒｔｅｒｉａｌ＋ＲＤＶＭＴａｒｔｅｒｉａｌ式中：ＵＤＶＭＴ表示市区的日车英里数；ＲＤＶＭＴ

表示乡村的日车英里数。

（２）计算每日车道英里数。日车道英里数由日

车英里数除以车道里程得到，即

ＰＬＭｆｒｅｅｗａｙ＝ＵＤＶＭＴｆｒｅｅｗａｙＵＬＭｆｒｅｅｗａｙ＋ＲＤＶＭＴｆｒｅｅｗａｙＲＬＭｆｒｅｅｗａｙ

ＰＬＭａｒｔｅｒｉａｌ＝ＵＤＶＭＴａｒｔｅｒｉａｌＵＬＭａｒｔｅｒｉａｌ＋ＲＤＶＭＴａｒｔｅｒｉａｌＲＬＭａｒｔｅｒｉａｌ式中：ＰＬＭ表示日车道英里数；ＵＬＭ表示市区的

车道里程；ＲＬＭ表示乡村的车道里程；车道里程为

车道数与线路长度的乘积。

（３）道路拥堵指数。道路拥堵指数ＲＣＩ用车

英里数与车道英里数的比值经加权后计算，即：

ＲＣＩ＝

ＤＶＭＴｆｒｅｅｗａｙ×ＰＬＭｆｒｅｅｗａｙ＋ＤＶＭＴａｒｔｅｒｉａｌ×ＰＬＭａｒｔｅｒｉａｌ１４　０００×ＤＶＭＴｆｒｅｅｗａｙ＋５　５００×ＤＶＭＴａｒｔｅｒｉａｌ如果ＲＣＩ≥１．０，则说明交通处于拥堵状态。

１．３　基于交通量计算交通拥堵指标

日本以拥堵度（Ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　Ｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ，ＤＣ）来衡

量交通的拥堵情况，定义为某路段实际交通量与一

天２４ｈ或白天１２ｈ的评价基准量之比。以白天１２

ｈ为例，拥堵度的计算公式为：

ＤＣ＝ω×ＱＣ

式中：ω为权重系数，ω＝１－α／１００＋α×β／１００；α为

大型车辆的混入率；β为大型车辆的标准车当量系

数；Ｑ为白天１２ｈ的交通总量；Ｃ为评价基准１２ｈ

交通量，基准交通量可由规划等级和设计通行能力、

峰值率、同方向率求出。

拥堵度不同数值代表的意义见表１。

表１　拥堵度代表的道路网运行水平

拥堵度ＤＣ白天１２ｈ道路网运行水平

ＤＣ＜１畅通

１≤ＤＣ＜１．７５拥堵时段逐渐增加

ＤＣ≥１．７５慢性拥堵

拥堵度是反映白天１２ｈ交通状态的指标，而不

能直接反映各时刻、各地点的交通状态。因此，该指

标一般应用于宏观评价。１．４　交通拥堵指标其他计算方法

１．４．１　Ｔｏｍｔｏｍ　Ｃｏｎｇｅｓｔ　Ｉｎｄｅｘ（ＣＩ）

目前，ＣＩ已广泛应用于北美和欧洲的一些城市

的交通管理。该指标以出行时间比为核心，反映实

际出行时间比自由流情况出行增加的时间比例，其

计算公式为：

ＣＩ＝Ｔａ－ＴｆＴｆ×１００％

式中：Ｔａ表示实际的出行时间；Ｔｆ表示在自由流

下的出行时间。

１．４．２　拥堵持续指标（ＬＫＤＩＦ）

美国加利福尼亚州３５座城市采用ＬＫＤＩＦ作为

评价周期性交通拥堵严重程度的指标。计算步骤：

（１）判别拥堵路段。用年平均日交通量与通行

能力的比值（Ｖ／Ｃ或ＡＡＤＴ／Ｃ）来判别，当Ｖ／Ｃ＞

１．０（ＬＯＳ为Ｆ级）或ＡＡＤＴ／Ｃ＞９．０时，定义该路

段发生交通拥堵。

（２）计算区域ＬＫＤＩＦ值。以路段上发生交通

拥堵的车道长度和持续时间来计算，公式如下：

ＬＫＤＩＦ＝∑Ｎ

ｉ＝１Ｌｉ×ｔｉＮ

式中：Ｌｉ为拥堵路段的车道长度；ｔｉ为路段拥堵的

持续时间；Ｎ为区域内发生拥堵的路段数。

１．４．３　拥堵严重度指标（ＣＳＩ）

美国联邦公路管理局以ＣＳＩ作为量化拥堵的

指标。定义为每百万车公里出行总的车辆延误时

间。若只考虑高峰期间，并且该指标统计标准定义

为千车公里出行时，ＣＳＩ可由下式计算：

ＣＳＩ＝ＤｐｅａｋＬｐｅａｋ式中：Ｄｐｅａｋ表示高峰小时千辆车的出行总延误时

间；Ｌｐｅａｋ表示高峰小时千辆车出行的车公里数。

２　国内评价指标研究

目前，北京、上海、广州、深圳、武汉及杭州等地

确定了交通运行评价指标，可以归纳为基于拥堵里

程比例、出行时间比和综合评价等几种计算方法。

２．１　基于拥堵里程比例计算交通拥堵指标

北京于２０１１年４月２８日发布《城市道路交通

运行评价指标体系》，并于２０１１年８月１日正式实

施。该指标体系以车公里数为权重对各等级道路的

拥堵里程比例进行加权，计算得到全市的道路网拥８５ 公　路　与　汽　运 ２０１４年１月　堵里程比例，然后按照一定的转换关系计算得到道

路交通运行指数（也称道路交通拥堵指数），并用该

指数来综合反映全市的道路网交通运行状况。

广州于２０１３年３月发布《城市道路交通运行评

价指标体系（征求意见稿）》。与北京的指标类似，广

州的指标体系也以车公里数为权重、以道路交通运

行指数来反映道路网的交通运行状况，只是各等级

道路处于同一拥堵等级的速度值不同。

下面以北京的道路交通运行指标体系为例，说

明交通运行指数的计算方法：

（１）按照ＧＢ　５０２２０－１９９５划分的道路等级（快

速路、主干路、次干路和支路），以不高于１５ｍｉｎ为

统计间隔，计算道路网中各路段的平均行程速度。

（２）分别统计各等级道路中处于严重拥堵运行

等级的路段里程比例，其中路段交通运行等级的确

定见表２。

表２　路段交通严重拥堵划分标准

道路等级车速／（ｋｍ·ｈ－１）

快速路≤２０

主干道≤１５

次干路、支路≤１０

（３）计算各等级道路的车公里数ＶＫＴ。下面

以快速路的车公里数计算为例说明（见图１），主干

路、次干路和支路ＶＫＴ值的计算以此类推。

A1A2

B1B2

C1C2

SÁSÂA2B2C2

C1B1A1S12

图１　路段ＶＫＴ值计算示例

设ＶＳｉ表示统计时段内路段Ｓｉ的当量小汽车

交通量，ＬＳｉ表示路段Ｓｉ的长度，则统计时段内路

段Ｓｉ的ＶＫＴ值为

ＶＫＴＳｉ＝ＶＳｉ×ＬＳｉ在统计时段内快速路的ＶＫＴ值为：

ＶＫＴ快速路＝∑Ｎ１

ｉ＝１ＶＫＴＳｉ式中：Ｎ１表示快速路的路段数（条）。

（４）计算各等级道路ＶＫＴ值占道路网总ＶＫＴ

值的百分比。（５）对各等级道路拥堵里程比例以ＶＫＴ比例

作为权重进行加权，计算确定道路网拥堵里程比例。

（６）按照道路网拥堵里程比例与道路交通运行

指数ＴＰＩ的转换关系（见表３），计算道路交通运行

指数，道路交通运行指数取值区间为［０，１０］，各个数

值处于的运行水平见表４。

表３　道路网拥堵里程比例与ＴＰＩ的推荐转换关系道路网拥堵里

程比例／％道路交通运

行指数ＴＰＩ道路网拥堵里程比例／％道路交通运

行指数ＴＰＩ

［０，４］［０，２］（１１，１４］（６，８］

（５，８］（２，４］（１４，２４］（８，１０）

（８，１１］（４，６］＞２４　１０

表４　道路网交通运行水平划分

道路交通运行指数ＴＰＩ道路网运行水平

０≤ＴＰＩ＜２畅通

２≤ＴＰＩ＜４基本畅通

４≤ＴＰＩ＜６轻度拥堵

６≤ＴＰＩ＜８中度拥堵

８≤ＴＰＩ≤１０严重拥堵

２．２　基于出行时间比计算交通拥堵指标

深圳于２０１２年开始发布城市交通运行指数。

该指数采用基于出行时间比的计算方法，其中，出行

时间比是指路段或路网实际行程时间与期望行程时

间的比例，表征当前道路条件下相比自由流车速下

多花费的时间。在此基础上通过专家打分，建立行

程时间比与交通运行指数的换算公式：

ＴＰＩ＝Ｆ（ＲＴ）

式中：ＲＴ为特定时段内的行程时间比；Ｆ（）为专家

打分确定的换算关系。

设在特定时段内，路网中一次出行平均花费的

实际时间为Ｔ－，在期望车速下的行程时间为Ｔ－ｄ，路

网中共有ｎ个路段，路段ｋ的长度为ｌｋ、流量为ｑｋ，

实际行程时间和期望行程时间分别为ｔｋ、ｔｄｋ，实际

速度与期望速度分别为ｖｋ、ｖｄｋ，则行程时间比为

ＲＴ＝Ｔ－

Ｔ－ｄ＝∑

ｎ

ｋ＝１（ｑｋ×ｔｋ）

∑ｎ

ｋ＝１（ｑｋ×ｔｄｋ）＝∑ｎ

ｋ＝１（ｑｋ×ｌｋ／ｖｋ）

∑ｎ

ｋ＝１（ｑｋ×ｌｋ／ｖｄｋ）

式中：ｖｋ以在特定时段内通过路段的全部或部分样

本车辆在路段内的总行程距离除以总行驶时间计算９５　２０１４年第１期郑淑鉴，等：国内外交通拥堵评价指标计算方法研究