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運輸量不僅是反映交通運輸業生產成果的重要指標，而且是反映我國經濟實力和綜合國力的重要指標。公路貨物運輸量統計是交通運輸統計的組成部分，對公路貨物運輸量情況進行統計并提供數據資料，以便于政府科學決策、企業合理管理、大眾了解信息［1］。從公路運輸量的分布特征和采集數據的需要看，公路運輸量分為區域運輸量和線路運輸量。高速公路貨物運輸量屬于線路運輸量，是指在一定時期內，某條高速公路線路上貨運車輛完成的貨物運輸量，主要指標是貨運量與貨運周轉量。左慶樂［2］等提出公路運輸量可以分為區域運輸量和線路運輸量，并初步開展公路線路運輸量特別是高速公路運輸量的統計調查。陳蔭三［3－4］等提出了高速公路運輸量的統計方法，對線路運輸量的統計方法進行了一些研究。張榮光［5］等建立了用公路交通量推算運輸統計量的簡便方法。袁長偉［6］等主要針對高速公路線路運輸量統計進行了探索，能得到高速公路貨物運輸產出的基礎數據。陳善智［7］等建立了高速公路貨運量與貨車軸重的關系模型，此方法減少了貨運量統計成本費用以及人為因素的影響。然而，這些研究還沒有在公路運輸量統計方面作更深入探討，并且每次數據的取得都要投入大量的人力、物力、財力，而且調查中人為的影響會造成統計結果的不準確。因此，找出一種合理測算高速公路貨物運輸量的統計方法，減少貨物運輸量統計的成本以及人為因素的影響，得到較為準確的運輸量數據，不僅能衡量高速公路的發展水平，反映高速公路的貨運能力和效率，而且為進一步測算高速公路運輸在綜合運輸體系中的地位作用，衡量高速公路對區域經濟和國民經濟的貢獻提供基礎數據。因此，開展高速公路貨物運輸量統計研究具有重大的理論意義和實際價值。

1高速公路貨物運輸量統計模型

結合我國高速公路具有的自身特點，幾乎所有的高速公路都是收費公路。我國的高速公路對貨運車輛主要采取按車型收費和按車貨總重計重收費2種模式，而目前絕大多數高速公路屬于計重收費模式。鑒于此，本文著重對計重收費模式下的高速公路貨物運輸量統計進行研究。對計重收費的高速公路，其收費數據庫不僅包含車牌號、車型(軸型)、車流量等基本信息，而且包含車貨總質量等裝載信息，因此，只要通過抽樣調查獲得各類軸型貨車的空車自重，就可計算出每輛車的裝載質量，進而匯總得出貨運量。隨著我國計重收費實施的普遍推廣，計重收費系統的技術也逐漸成熟，將匯集起大量的信息。對這些信息進行研究，實現信息的增值與進一步利用，將具有重要的理論實踐與現實意義。因此，本文基于高速公路計重收費系統，利用數據查詢語言(SQL)等，整理得到出口車流量、通行費收入、車貨總質量及超限率等信息，提出一種高速公路貨物運輸量統計算法，建立貨運量、貨運周轉量與計重收費信息的數學模型，從而探討運輸量統計的便捷方法。主要步驟如下:(1)研究該條高速公路的計重收費計算模型，并對分析時期內相關數據進行預處理，為貨物運輸量的統計做好基礎工作;(2)通過抽樣調查的方法獲得各種軸型貨車的空車自重;(3)統計分析時期內貨車出口日流量(不含免費車)、日通行費收入，并分析得到各種軸型貨車在正常裝載與超限裝載不同計重區間情況下的車流量比例;(4)統計分析時期內各種軸型貨運車輛在正常裝載與超限裝載不同計重區間情況下的平均車貨總質量;(5)通過貨車出口日流量、平均車貨總質量、空車質量，得到分析時期內貨運車輛的日貨運量;(6)通過對計重收費系統收費數據進行預處理和分析后，推算該條高速公路分析時期內各類軸型貨車平均運距;(7)通過日貨運量、各類軸型貨車平均運距，得到該條高速公路在分析時期內的日貨運周轉量。計重收費模式下高速公路貨物運輸量統計流程圖如圖1所示。計重收費模式下高速公路貨物運輸量統計模型如下:FV=∑ii=2FVi，(1)FVi=∑jj=1Qij•(Gij－gi)，(2)式中，FV為分析時期內日貨運量;FVi為某一類軸型貨車日貨運量，i為貨車軸數，目前貨車分為2、3、4、5及6軸以上5種車型;Qij為分析時期內某一類軸型貨車在正常裝載與超限裝載不同計重區間情況下的日出口車流量;Gij為分析時期內某一類軸型貨車在正常裝載與超限裝載不同計重區間情況下的平均車貨總質量，j為某一類貨車在正常裝載與超限裝載不同情況下計重區間的劃分區間數，如交通運輸部于2005年10月下發關于《印發關于收費公路試行計重收費指導意見》的通知(以下簡稱《指導意見》［8］分為6個，即正常裝載與超限裝載各分成3個計重區間，j=6;gi為某一類軸型貨車空車質量。FT=∑ii=2FTi，(3)FTi=∑ii=2(FVi•Li)，(4)Li=Ti/［Qi•∑jj=1Tij(α，Gij，Wi)•γij］，(5)Tij(α，Gij，Wi)=正常裝載計重收費公式Gij≤Wi超限裝載計重收費公式Gij＞W{i，(6)式中:FT為分析時期內日貨運周轉量;FTi為某一類軸型貨車日貨運周轉量;Li為分析時期內某一類軸型貨車平均運距;Ti為分析時期內某一類軸型貨車平均每日通行費收入;Qi為分析時期內某一類軸型貨車日出口車流量;γij為分析時期內某一類軸型貨車在正常裝載與超限裝載不同計重區間情況下的出口車流量占該類型貨車出口車流量比率;Tij(α，Gij，Wi)為分析時期內某一類軸型貨車在正常裝載與超限裝載不同計重區間情況下的平均每公里通行費收入函數;α為分析時期內該條高速公路計重收費基準費率;Wi為某一類軸型貨車所對應的公路承載能力認定標準;其他符號意義同(1)式。

2高速公路計重收費模型研究

目前我國絕大多數高速公路收費方式已從傳統的車型收費轉變為客車按車型、貨車按計重收費的收費模式，并且基本上按照交通運輸部《指導意見》提出的原則和方法，對高速公路上過往的貨運車輛進行計重收費，各省市根據實際情況做出一定的修整，建立計重收費計算模型。在正常裝載情況下，各省市根據當地高速公路貨車運輸的實際情況，以采集的貨車車貨總質量樣本做統計分析，并考慮主流噸位車輛合理裝載下車貨總質量的區間，按照實際的車貨總質量劃分不同的計重收費區間［9］。在超限裝載情況下，各省份主要在超限運輸車輛的費率加收系數上存在一定差異，說明各省市在實施計重收費既要打擊超限運輸也考慮到社會在計重收費初期對計重收費的接受程度和運輸業主的經濟承受能力。目前，從全國看最低調節系數在1～3倍，最高調節系數在3～6倍，超限認定區域基本在超限倍數1.3倍以上［10］。2007年1月云南省根據《指導意見》及本省實際情況對高速公路車輛進行了規范與調整，其中貨車統一按計重收費收取，基準費率為0.08CNY/(t•km)，具體計算模型如下［11］:2.1正常裝載貨運車輛計重收費計算模型N1=GML，(7)N2=20ML+(G－20)(1.5－G/40)ML，(8)N3=20ML+0.5(G－20)ML，(9)式中:G為車貨總質量;M為基準費率;L為收費里程(下同);N為計重收費額，(7)、(8)、(9)式分別為G≤20t、20t＜G≤40t、G＞40t計重區間所對應的計重收費計算公式。2.2超限裝載貨運車輛計重收費計算模型N4=GML，(10)N5=1.3WML+(G－1.3W)•1.5+1220G7W－[()]57ML，(11)N6=1.3WML+0.7W×4ML+(G－2W)×5ML，(12)式中:W為行駛車輛所對應的公路承載能力認定標準，以《指導意見》為準;G/W為加收系數(下同)，云南省超限裝載基本費率遞增加收系數為3～5倍，其中(10)、(11)、(12)式分別為G/W≤1.3、1.3＜G/W≤2.0、G/W＞2.0超限區間所對應的計重收費計算公式。

3收費數據預處理和分析

計重收費系統將重量、速度、車道流量等交通信息上傳至所屬路段的監控中心或專門的管理中心。在計重收費系統中，貨車通行記錄的主要信息有:站點名稱及代碼、軸數、收費里程、實收金額、出口車流量、車貨總質量及超限率等，因此，可以利用計重收費數據軟件系統的數據，分析得到分析時期內日出口車流量、日通行費收入、平均車貨總質量及各類軸型貨車出口車流量比例等交通信息，為貨運車輛貨物運輸量統計模型提供關鍵參數。

3.1收費數據預處理

計重收費數據庫(Database)包含多張數據表(Table)，貨運車輛在公路上的行駛數據以記錄(Recorder)的形式存在于數據表中，每一車輛都在不同的數據表中對應一條記錄信息，主要包括出入口信息、車輛抓拍圖像、車貨總質量、軸數、軸型、軸重、超限率、收費額等。由于數據存儲于不同的數據表中，對原始的收費系統數據進行預處理，是建立挖掘算法分析模型的關鍵前提，這一步驟主要包括數據信息的選擇和一些必要的數據轉換工作［12］。數據預處理主要包括3個過程:(1)數據清理(DataFormating)。將收費員發卡時誤操作、機器故障產生壞卡及司機由于沖卡或卡丟失等原因而產生的非正常數據清理掉，同時按照建模需要對數據進行格式化。(2)數據梳理(DataCombing)。數據格式化以后，將存儲于不同數據表中的關鍵數據合并并進行梳理，最后把所有關鍵數據集中起來，匯總到一個臨時數據表中。(3)數據提取(DataExtracting)。此時臨時數據表中包含大量冗余數據，為了獲得建模數據，利用數據查詢語言(SQL)對臨時表數據進行查詢(Select)及邏輯運算，主要提取出以下幾個字段:入口收費站代碼(EntrySation)、出口收費站代碼(ExitStation)、車輛狀態(VehicleStatus)、軸數(AxisNumber)、車貨總質量(TotalWeight)、超限率(OverloadRate)、收費里程(Distance)、實收金額(TotalToll)。以云南省“高速公路計重收費軟件系統”為例，計重收費數據預處理格式見表1所示，表中為昆明東繞城高速公路2010年計重收費抽樣數據。本文表1～表4為下文“實例驗證”章節的部分統計數據。

3.2收費數據分析

經過數據預處理后，得到一個包含建模數據的海量數據表。在實際環境中，一般一條高速公路一年的收費記錄接近10M條水平，大大超過微機數據庫處理能力，所以整個數據預處理過程必須借助收費中心小型計算機來完成。為了便于數據分析的需要，首先在小型機上使用SQL語言對預處理數據進行匯總(sum)與統計(count)，最后輸出按貨車軸數、車貨總質量、超限率和實收金額等不同分類匯總后的統計表，為將來進一步研究考慮，統計表以Excel為存儲對象，并利用Excel強大的統計分析以及矩陣計算能力，使用VBA開發了數據分析原型系統，分析得到各類軸型貨車在正常裝載與超限裝載情況下的出口車流量比例、平均車貨總質量及各類軸型貨車出口日流量、日通行費收入等統計表，計重收費數據統計格式見表2，表2中為昆明東繞城高速公路2010年各類軸型貨車在正常裝載與超限裝載情況下出口車流量占該類型貨車流量比例統計數據。

3.3空車質量抽樣調查

根據現場調研采集的數據，對各類軸型空載貨車質量進行抽樣調查，統計結果見表3。

4實例驗證

以昆明東繞城高速公路為例，來驗證統計模型的可行性，對其2010年全年計重收費數據進行統計分析，推算得到其貨物運輸量。該路段北起于昆明市烏龍村北側接昆曲高速公路，南止于廣福路跨接昆玉高速公路，全長25.482km，雙向6車道，總投資22.65億元。該路段于2006年底建成通車收費，其中貨車按計重收費基本費率為0.08CNY/(t•km)，完全按照“云南省計重收費計算模型及方案”執行(詳見本文第2節)，即正常裝載優惠區間為(20，40］t，優惠幅度50%，超限裝載車輛超過公路承載能力的最大基本費率遞增調節系數為3～5倍。依托計重收費平臺及以上運輸量統計方法，經過對該路段數據預處理與分析后，得到其2010年平均每日貨運量為7.73萬t、貨物周轉量為107.87萬t•km，日貨物運輸量統計結果見表4，也可得出其2010年貨運量為2820.43萬t，年貨物周轉量為39371.72萬t•km。在完成的貨物周轉量中，2軸貨車占26.88%，4軸貨車占36.76%。

5結論

高速公路的快速發展提高了公路的運輸效率，促進了沿線經濟的發展。然而一條高速公路到底有多大的貨運運輸能力，在綜合運輸體系中的貢獻率及作用如何，卻沒有比較詳細的貨物運輸量數據來定量說明。本文依托計重收費系統的信息數據，建立了出口車流量、車貨總質量及超限率等參數與貨物運輸量的關系模型，最后以昆明東繞城高速公路2010年數據為例進行驗證，說明模型具有可行性。經過分析，可得出以下幾點結論:(1)目前我國大部分高速公路已實施了省內聯網與計重收費，計重收費理論也逐漸走向成熟，計重收費相關數據齊全且獲取方便;(2)貨物運輸量與計重收費有關數據關系密切，建立模型較方便，具有較強的可操作性，且此方法大大減輕調查組織的工作難度，節省費用和時間，減少人為因素的影響;(3)本文提出的高速公路線路運輸量統計方法，雖然只著眼于反映某一條高速公路的運輸量大小，但是也可以經過小范圍的統計研究，采用類比法推算區域運輸量，從而可以得到某一地區，乃至全省的高速公路貨物運輸量。