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数据帝解密:一个上海市居民,一生在红灯前停留的时间约为127天

红绿灯

原问题:一个人一生要在红灯前停留多久?

我不知道提问者想知道一个哲学问题还是一个纯粹的数量问题,如果是后者的话,还是挺有趣的。

我的方法是,计算在一个城市的每一天,人们在红灯前花去的总时间,除以这个城市总人口在这一天花去的总时间,这大致可以认为是一个人等红灯的时间占总时间的比例,再乘以人均寿命。

这样的计算有2个前提:

1,囿于数据限制,仅计算上海的情况。

2,仅考虑当前情况,不回溯,也不对未来交通环境与人均寿命进行预测。

1、上海市的交通信号灯总数

截至2011年底,上海市共有城市交通道路4958条,长度为4448.29公里。其中20%属于主干路,23%属于次干路,57%属于支路。[1]

对于每一条道路来说,路段由与其交叉的其他道路划分。其中出现的交叉路口,便是设置交通信号灯的地点。交通信号灯的最大数量,约等于路段数量的一半。如下图,共有40个路段,9个十字路口,12个丁字路口,有21个可以设置交通信号灯的地点。因此,上海市的近5000条道路划分出的约15000个路段[2],将会产生约7500个信号灯的设置点。(这里仅考虑十字路、T型路、斜交路与Y型路,暂不考虑多路路口与环形路口)

上海红绿灯

并不是每一个交叉路口都需要设置信号灯。根据信号灯设置标准[3],当相交的两条路为干路时,需要设置信号灯;当其中有一条路为支路时,需根据交通流量和交通事故状况设置信号灯。假设干路与支路的分布服从总体分布,那么在7500个交叉路口中,约1400个为干路的交叉,2400个支路的交叉,4600个干路与支路的交叉。

在信号灯设置国标中,主要道路高峰期达到每小时750单位当量小汽车(PCU)[4]时,需要设置信号灯。上海市几乎所有干路的高峰期都会超过该数字;而当次要道路高峰期达到每小时300单位当量小汽车(每分钟开过5辆小轿车)时,支路与支路的交叉口也需要设置信号灯。这里没有可靠数字,但根据我的经验,上海市至少70%以上的支路在高峰期时也超过了这个限度。综上,上海中心城区至少有1400+2400+4600*(1-0.3*0.3)>=7000组信号灯。信号灯总数对于支路的车流量分布不敏感。

上海市机动车每日行驶总里程与等待总时间(车*秒)

在总里程4448公里的城市道路上,有7000组信号灯,即在普通城市道路上平均每开640米,将会遇到一个交通信号灯。这个数字也许超出一些朋友的感性感受,但要注意这个平均距离是全市范围计算的,市中心九区的信号灯间距会更短。

在2011年,上海市每天的机动车日均周转量为14865万PCU公里[5],减去在快速路(高架、隧道)中的1498万PCU公里[5],上海市的车辆在城市普通道路上行驶总里程为13500万公里。在这段距离中,将会遇上2.1亿个信号灯。如果每个信号灯有一半的概率为红灯,每个红灯持续时间为1分钟,而车辆的到达是均匀分布的,那么每个红灯的等待平均时间即为30秒,每次遇到信号灯的期望等待时间则为15秒,上海每天等待在红灯前的时间为31.6亿当量车*秒。

上海市机动车的每车人数与人*秒

上海的机动车共有257(沪牌[6])+40(外牌[7])约为300万辆。这个数字包括小客车210万量,当量为1,公交车(6.8万辆)与货车(24.7万量),根据[4]中的表格,设这些车辆的平均当量为3,摩托车56万辆,当量为0.4,则上海注册机动车与外牌车共有320万当量小汽车。另外,上海有电动车、助动车约500万辆(包括有证与无证)[8],其当量为0.4。因此,上海的总车辆当量约为520万。

假设小轿车、货车平均每辆2.1人(以出租车人数替代,出租车空驶里程40%[9],每次载客1.8人(按照2011客运乘次除以载客车次计算[5]),出租车平均人数为0.4*1+0.6*2.8=2.1),公交车平均每辆30人(上海市公交线路共1165条,按照每天营运16小时,高峰时段4小时10分钟一班,低谷时段12小时20分钟一班,共60班,合计70000次;上海市日均公交客运量770万人次,按照每位乘客平均乘坐线路长度的1/3到1/4计算,平均人数约为30人),摩托车、电动车与助动车平均1人,总和为235*2.1+6.8*30+556*1=1253万人。

根据以上对上海市车辆保有量结构的分析,上海市的每当量车的平均人数为2.41人/当量车,因此,上海人口每天在车辆上等待了76.2亿秒的红灯。

骑车与步行居民的等待秒数

前三点对车辆上的人数进行了分析,但对自行车与行人在红灯前的等待尚不清楚。上海市于2009年开展的第五次居民出行调查显示,上海市民出行结构与客运周转量结构如下[10]。

等灯

上图显示,虽然步行与自行车出行占出行次数的近40%,但在总客运里程上仅占9.7%。在各类车辆(除轨道交通外)上发生的地面交通占总客运里程的79%,其中小客车与出租汽车占49.9%。将出租汽车与小客车在快速路上的总里程按照比例减去之后,余下的总里程比例为74%,约为自行车及步行里程(9.7%)的7.6倍。因此,骑自行车与步行的等待秒数也约为地面普通交通的1/7.6,为10亿秒,与车辆上的红灯等待时间相加,上海居民每天等待红灯的总时间为86.2亿秒。

占总秒数比例。

上海市2011年常住人口约为2347万人,每人每天86400秒,共经过20278亿秒。因此等红灯的概率约为0.43%,平均每天367秒,约为6分钟。乘以上海市人均寿命82岁,一个上海市居民,一生要在红灯前等待127天。

注:
这个答案中的所有数据我都不太熟悉,回答纯属兴趣,如果哪位知友有更好的算法或数据来源,也望不吝告知。
经多次补充修改,现在唯一没有数据来源的变量为红灯持续时间,在文中我将其设为1分钟,但最终结果与该假定呈严格正比。

[1]上海市2012年道路总报告(http://www.highway.sh.cn/ueditor/upload/1348540700593.pdf)
[2]由上海市2010至2012年道路抽样检测汇总计算
[3]中华人民共和国国家标准GB 14886-2006(道路交通信号灯设置与安装规范)
[4][5]上海市综合交通2012年度报告,《交通与运输》,2012.5
[6]http://sh.qq.com/a/20120720/000133.htm
[7]http://whb.news365.com.cn/shsh/201104/t20110412_3007404.htm
[8]http://news.dsqq.cn/ROLLNEWS/2012/07/1921541462163.html
[9]http://xmwb.eastday.com/x/20110215/u1a856297.html
[10]上海市第五次居民出行调查与交通特征研究,《城市交通》,2011.9

by:chenqing via:知乎

End.

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