3.3-交通需求預(yù)測解析

3.3.1交通規(guī)劃理論的發(fā)展歷程交通規(guī)劃理論的產(chǎn)生和發(fā)展大致可分作四個階段：一、萌芽階段如我國古代城市道路網(wǎng)的形成、1944年美國進行了有史以來第一次針對交通出行的家訪調(diào)查、20世紀50年代美國借用系統(tǒng)分析方法對城市路網(wǎng)的布局進行了分析、日本于1950年在東京進行了機動車出行OD調(diào)查。

但這些只是局部的嘗試性探索，作為系統(tǒng)的交通規(guī)劃理論尚未形成二、四階段法階段以1962年美國芝加哥市發(fā)表的《ChicagoAreaTransportationStudy》為標(biāo)志，交通規(guī)劃理論得以誕生。該階段把交通規(guī)劃中的交通需求分析分為交通發(fā)生、交通分布、交通方式劃分和交通分配四個步驟進行，這就是交通規(guī)劃的四階段法理論。1962年美國制定的聯(lián)邦公路法規(guī)定凡5萬人口以上城市，必須進行城市交通規(guī)劃，方可得到聯(lián)邦政府財政補貼。

三、非集計模型(DisaggregateModel)階段該模型最早始于20世紀60年代后期，20世紀70年代后，McFadden等學(xué)者對其進行了深入的研究，并推向?qū)嵱没Ｋ碾A段法是將個人的交通活動的數(shù)據(jù)資料按交通分區(qū)進行統(tǒng)計處理的，是以交通分區(qū)為單位的模型非集計模型的分析單位是個人，對調(diào)查得到的數(shù)據(jù)不進行統(tǒng)計處理，而是引入效用理論、概率論的方法進行直接分析。四、平衡模型加計算機階段

1975年LaBlanc發(fā)明Beckmann平衡交通分配模型的算法以來，人們借助數(shù)學(xué)規(guī)劃方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、計算機技術(shù)使該模型得以推廣應(yīng)用。因此，現(xiàn)代道路交通規(guī)劃最為突出的特點是交通流的定量化，它從交通的基本發(fā)生源著手，研究交通源的發(fā)生規(guī)律、交通流的時空分布規(guī)律、出行者對道路交通系統(tǒng)的選擇規(guī)律。這些特點使道路交通規(guī)劃能更多地從系統(tǒng)的社會經(jīng)濟效益、交通質(zhì)量來進行規(guī)劃，使道路交通規(guī)劃更具有科學(xué)性。3.3.2交通需求預(yù)測交通需求預(yù)測是利用資料調(diào)查與分析的成果建立各種預(yù)測模型，并運用這些模型預(yù)測規(guī)劃區(qū)域未來交通需求狀況，其目的是為交通系統(tǒng)的規(guī)劃、評價提供依據(jù)。一、城市交通預(yù)測的內(nèi)容：城市客運交通預(yù)測城市居民出行預(yù)測城市流動人口出行預(yù)測城市對外及過境客運交通預(yù)測城市貨運交通預(yù)測城市市內(nèi)貨運交通預(yù)測城市對外及過境貨運交通預(yù)測二、城市交通預(yù)測的步驟四階段模型交通生成(TripGeneration)交通分布(TripDistribution)方式劃分(ModalSplit)交通分配(TrafficAssignment)交通方式預(yù)測也可在交通分布預(yù)測之前進行除了“四階段模型”之外，還有將四個步驟中的某幾個步驟合并成一個步驟進行的——組合模型交通生成預(yù)測方法生成率法由現(xiàn)狀調(diào)查得到單位用地面積（單位人口或單位經(jīng)濟指標(biāo)等）產(chǎn)生、吸引量，假定其是穩(wěn)定的，則根據(jù)規(guī)劃期限各交通區(qū)的用地面積（人口量或經(jīng)濟指標(biāo)等）進行生成預(yù)測類別生成率法在生成率法基礎(chǔ)上細化為不同類別回歸分析法根據(jù)調(diào)查資料，建立交通產(chǎn)生或吸引與其主要影響因素之間的回歸方程，通過對主要影響因素的預(yù)測，利用所建立的回歸方程預(yù)測交通產(chǎn)生量或吸引量類別回歸分析法在回歸分析法基礎(chǔ)上細化為不同類別時間序列法用現(xiàn)在和過去的交通生成資料，對交通生成與時間的關(guān)系進行回歸，并用此回歸方程預(yù)測未來交通生成彈性系數(shù)法通過研究確定交通的增長率與國民經(jīng)濟發(fā)展的增長率之間的比例關(guān)系——彈性系數(shù)，根據(jù)國民經(jīng)濟的未來增長狀況，預(yù)測交通的增長率，進而預(yù)測未來交通

預(yù)測方法對比微觀預(yù)測法

回歸分析法宏觀預(yù)測法

時間序列法彈性系數(shù)法時間序列法外表（趨勢）分析簡單精度低回歸分析法內(nèi)在（本質(zhì)）分析復(fù)雜精度高彈性系數(shù)法內(nèi)在（本質(zhì)）分析簡單經(jīng)驗性精度一般交通分布預(yù)測增長系數(shù)法包括均衡增長率法、平均增長率法、底特律法、弗雷特法等其基本假定是交通分布的模式現(xiàn)在和將來變化不大，因此簡單、方便，但當(dāng)土地利用、交通源布局等有較大變化、預(yù)測區(qū)域交通設(shè)施狀況有較大變化時，誤差較大。弗雷特法兩交通區(qū)之間未來的交通量不僅與兩個交通區(qū)的交通生成增長系數(shù)有關(guān)，而且還與整個規(guī)劃區(qū)域的各交通區(qū)的交通生成增長系數(shù)有關(guān)?；炯俣ǎ航煌▍^(qū)i到交通區(qū)j的交通分布量與交通區(qū)i的交通產(chǎn)生量、交通區(qū)j的交通吸引量成正比，與交通區(qū)i和j之間的交通阻抗參數(shù)成反比。交通阻抗參數(shù)：反映交通區(qū)間交通便利程度的指標(biāo)，是對交通區(qū)間交通設(shè)施狀況和交通工具狀況的綜合反映?？捎镁嚯x、時間或費用等表示。重力模型法1、無約束重力模型模型為：不滿足于約束條件中的任何一個無約束重力模型預(yù)測通過擬合現(xiàn)狀OD，用最小二乘法確定待定系數(shù)k,αβγ。將預(yù)測的發(fā)生量Ti和吸引量Uj及阻抗代入無約束重力模型公式，計算Xij若Xij不滿足約束條件，則用增長率法進行迭代計算，使其滿足約束條件。如迭代時，可采用下列公式：重力模型的特點優(yōu)點：考慮因素全面對交通阻抗參數(shù)的變化能敏感地反應(yīng)沒有完整的現(xiàn)狀OD資料也可采用缺點：計算復(fù)雜當(dāng)交通阻抗趨于零時，誤差較大。

4、重力模型的驗證用模型計算的分布值為，實際調(diào)查值為則：計算值與其臨界值的比較。3.3.3交通方式預(yù)測交通方式預(yù)測方法綜述1、轉(zhuǎn)移曲線法轉(zhuǎn)移曲線是根據(jù)大量的調(diào)查統(tǒng)計資料繪出的各種交通方式的分擔(dān)率與其影響因素間的關(guān)系曲線。該方法特點：簡單、方便，但要繪出這些曲線需進行大量的調(diào)查，進行大量的統(tǒng)計分析，且只能反映相關(guān)因素變化相對較小的情況。

2、概率模型法（MNL）模型為：Pijm——交通區(qū)i到交通區(qū)j，交通方式m的分擔(dān)率。rijk——交通區(qū)i到交通區(qū)j，交通方式k的交通阻抗3、重力模型的轉(zhuǎn)換模型如將重力模型中表示各交通區(qū)間交通便利程度的交通阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)楸硎靖鹘煌▍^(qū)間各種方式便利程度的交通方式阻抗，則可得出如下形式的交通分布與方式組合重力模型：其中Tijm——從交通區(qū)i到交通j，第m種交通方式的交通量；4、回歸模型法——產(chǎn)生分擔(dān)組合模型該模型是通過建立交通方式分擔(dān)率與其相關(guān)因素間的回歸方程，作為預(yù)測交通方式模型。其中Gim——交通區(qū)i、交通方式m的交通產(chǎn)生量；Xn——相關(guān)因素，如人口、土地使用、生活水平指標(biāo)等。交通方式的分類可分為：自由類、條件類和競爭類。1、自由類交通方式主要指步行交通，影響因素（內(nèi)在因素）包括：出行目的、出行距離、氣候條件等2、條件類交通方式主要指單位小汽車、單位大客車、私人小汽車、摩托車等交通方式影響因素（內(nèi)在因素）包括：有關(guān)政策、社會、經(jīng)濟的發(fā)展水平。影響因素（外在因素）包括：車輛擁有量、出行目的、出行距離等。3、競爭類交通方式包括：自行車、公共汽車、出租車、卡車等。影響因素（外在）包括：交通政策、地理環(huán)境。對客運交通的影響因素（內(nèi)在）：交通時間、交通費用、舒適程度、生活水平、出行目的等。對貨運交通的影響因素（內(nèi)在）：交通費用、交通時間、服務(wù)水平等。城市居民出行方式結(jié)構(gòu)預(yù)測

---無錫市居民出行方式結(jié)構(gòu)

3.3.4交通分配交通分配就是把各種出行方式的空間OD量分配到具體的交通網(wǎng)絡(luò)上，通過交通分配所得的路段、交叉口交通量資料是檢驗道路規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)是否合理的依據(jù)。某城市機動車高峰小時路段交通量分布一、綜述WARDROP原理Wardrop第一原理：網(wǎng)絡(luò)上的交通以這樣一種方式分布，就是所有使用的路線都比沒有使用的路線費用??；Wardrop第二原理：車輛在網(wǎng)絡(luò)上的分布，使得網(wǎng)絡(luò)上所有車輛的總出行時間最小。交通分配方法平衡分配法如果分配模型滿足WARDROP第一、第二原理，則該方法為平衡分配法。非平衡分配法如果采用模擬方法進行分配稱之為非平衡分配法。1、平衡分配法固定需求分配法在分配模型中，出行OD矩陣T(i,j)固定不變。其模型為：求解算法：Frank-Wolfe算法彈性需求平衡分配模型這類分配模型中，出行OD矩陣T在分配過程中是連續(xù)變化的，OD點對之間的出行量取決于出行時間。模型同固定需求分配模型，約束條件用上式替代。求解時將其轉(zhuǎn)化為固定需求問題求解。組合分配平衡模型在組合分配模型中，交通分配與出行分布或方式劃分為同步進行，并相互影響。平衡分配模型特點結(jié)構(gòu)嚴謹，，思路明確，但維數(shù)太大，約束條件太多，求解困難。2、非平衡模型最短路（全有全無）分配容量限制分配多路徑分配容量限制——多路徑分配二、最短路交通分配在分配中，取路權(quán)（兩交叉口間的出行時間）為常數(shù)，即假設(shè)車輛的路段行駛車速、交叉口延誤不受路段、交叉口交通負荷的影響。每一OD點對應(yīng)的OD量被全部分配在連接該OD點對的最短線路上，其他道路上分配不到交通量。

最短路交通分配

AB100100100出行量T(A--B)=100輛三、容量限制分配方法容量限制分配是一種動態(tài)的交通分配方法，它考慮了路權(quán)與交通負荷之間的關(guān)系，即考慮了交叉口、路段的通行能力限制，比較符合實際情況。容量限制分配有：（1）容量限制——增量加載分配（2）容量限制——迭代平衡分配1、容量限制——增量加載分配先將OD表中的每一個OD量分解成K部分，即將原OD表分解成K個OD表，然后分K次用最短路分配模型分配OD量，每次分配一個OD分表，并且每分配一次，路權(quán)修正一次，路權(quán)采用路阻函數(shù)修正，直到把K個OD分表全部分配到網(wǎng)絡(luò)上。

容量限制交通分配

AB40+202030+1010401020+4030+1030出行量T(A--B)=

40+30+20+10

1234567891012345101006050403020

4030302520

20202015

101510

1010

5

5

5

5

5分配次序K分配次數(shù)K與每次的OD量分配率（％）2、容量限制——迭代平衡分配

先假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中各路段流量為零，按零流量計算路權(quán)，并分配整個OD表，然后按分配流量計算路權(quán)，重新分配整個OD表，最后比較新分配的路段流量與原分配的路段流量，新計算的路權(quán)與原計算的路權(quán)，若兩者比較接近，滿足迭代精度要求，則停止迭代，獲得最后的分配交通量。若不能滿足迭代精度要求，則根據(jù)新分配的流量重新計算路權(quán)，重新分配，直到滿足迭代精度。3.3.5出行需求預(yù)測的總結(jié)

假設(shè)未來的交通為未來的土地使用活動和未來的運輸供應(yīng)的函數(shù)。首先，假設(shè)運輸供應(yīng)有極少的變化，進行一些未來城市發(fā)展模式的交通計算，這將預(yù)示未來問題的大小以及顯示最迫切需要新運輸設(shè)施的地方。交通規(guī)劃的目的是設(shè)計交通系統(tǒng)以便為未來的各種土地使用模式服務(wù)。由于土地使用預(yù)測的不肯定性，所以應(yīng)對各種可能的土地使用規(guī)劃方案與交通規(guī)劃方案的交通含義進行檢驗。圖4．5概括了在交通規(guī)劃過程中的主要步驟。在此圖的左邊，目前土地使用和運輸產(chǎn)生了對各種交通的需求，這些要求可用根據(jù)基本年資料標(biāo)定的各種系統(tǒng)模型定量。這些模型——主要為交通通生成、交通分布，交通方式劃分及交通分配的方程——代表任何已知土地使用活動與運輸供應(yīng)的輸入的系統(tǒng)相互作用。圖4．5的右邊表示未來土地使用與交通為標(biāo)定的各種出行需求模型的輸入變量，而這些方程的解就是交通預(yù)測。交通規(guī)劃者們在設(shè)計交通系統(tǒng)時昂關(guān)心的是空間和時間方面的交通預(yù)測。在標(biāo)定的出行需求模型中，空間細節(jié)是用分區(qū)標(biāo)記表示的。下面列出幾個主要步驟。

〔a)將未來土地使用活動的分區(qū)值代人交通生成模型以預(yù)測分區(qū)產(chǎn)生和吸引的交通。(b)把預(yù)測的交通生成和吸引作為變量輸入交通分布模型，而對這些方程的解則得出預(yù)計的交通要求線模式。

(c)交通方式劃分和交通分配模型把這種交通的空間模式轉(zhuǎn)換成為建立在未來交通系統(tǒng)運行特性基礎(chǔ)上的具體方式和具體路線的交通流量。

(d)未來運輸供應(yīng)的表達——路網(wǎng)配貴結(jié)構(gòu)與服務(wù)水平——作為分區(qū)間交通的阻抗輸入各種模型。

(e)由于運輸供應(yīng)對交通的重要性，應(yīng)該有一連接各種模型的反饋回路(feedbackIooP)(見Btunden，1971，第24—25頁)，它保證各種模型內(nèi)部一致并且給出一個平衡的答案。第一節(jié)城市道路系統(tǒng)規(guī)劃規(guī)劃原則：應(yīng)滿足客、貨車流、人流的安全暢通應(yīng)綜合考慮城市相關(guān)功能，使之相互協(xié)調(diào)應(yīng)功能明確、系統(tǒng)清晰、不同等級道路相互配合應(yīng)成環(huán)成網(wǎng)，防止斷頭、堵口或卡口應(yīng)考慮今后城市用地的擴張、交通結(jié)構(gòu)的變化和快速交通的要求應(yīng)與城市出入口、區(qū)域公路網(wǎng)有良好的配合應(yīng)留有發(fā)展的余地一、道路網(wǎng)布局規(guī)劃（一）干道網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式和特點干道網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式:方格網(wǎng)式、環(huán)形放射式、自由式、混合式1、方格網(wǎng)式（棋盤式）優(yōu)點：布局整齊，有利于建筑布置和方向識別；交通組織簡便，有利于機動靈活地組織交通。缺點：對角線方向交通不方便，道路非直線系數(shù)大適用：地勢平坦的中小城市和大城市的局部地區(qū)2、環(huán)形放射式該形式干道網(wǎng)一般都是由舊城市中心區(qū)逐漸向外發(fā)展，由舊城市中心向四周引出放射干道的放射式道路網(wǎng)演變過來的。放射式道路網(wǎng)雖有利于市中心對外聯(lián)系，卻不利于其他地區(qū)之間的聯(lián)系，因此，通常加上一個或幾個環(huán)城道路，便形成了環(huán)形放射式道路網(wǎng)。優(yōu)點：有利于市中心區(qū)與各分區(qū)、郊區(qū)、市區(qū)周圍相鄰的各區(qū)之間的交通聯(lián)系，非直線系數(shù)較小。缺點：交通組織不靈活，街道不規(guī)則，市中心區(qū)交通易集中適用于：大城市和特大城市3、自由式以結(jié)合城市地形為主，路線彎曲無一定的幾何圖形。優(yōu)點：能充分結(jié)合自然地形，節(jié)約道路工程費用。缺點：非直線系數(shù)大，不規(guī)則街坊多，并造成建筑用地分散。4、混合式是三種干道網(wǎng)形式的混合，如使用得當(dāng)，既可以發(fā)揮它們的優(yōu)點，又可避免它們的缺點。（二）道路網(wǎng)總體布局規(guī)劃要根據(jù)土地使用、客貨交通源和集散點的分布、交通流向，并結(jié)合地形、地物、河流走向、鐵路布置、出入口道路和原有道路系統(tǒng)，因地制宜地進行。城市道路分為：快速路、主干路、次干路、支路和自行車專用路、步行專用路。道路網(wǎng)規(guī)劃首先應(yīng)規(guī)劃以通行機動車為主的城市快速路和主干路系統(tǒng)，構(gòu)成城市道路網(wǎng)的骨架，在此基礎(chǔ)上規(guī)劃次干路、支路等其它道路。二、道路規(guī)劃快速路：應(yīng)設(shè)置中間隔離設(shè)施，分隔對向車流。兩側(cè)不應(yīng)設(shè)置吸引大量車流和人流的公共建筑出入口，兩旁的視野要開闊，部分路段可采用高架的形式。主干路：機動車、非機動車要分流，交叉口之間的分隔帶要盡量連續(xù)，兩側(cè)不應(yīng)設(shè)置吸引大量車流和人流的公共建筑出入口次干路和支路：兩側(cè)可以設(shè)置吸引大量車流和人流的公共建筑、機動車和非機動車的停車場、公交站點和出租車服務(wù)站。支路兩側(cè)還可以設(shè)沿街商店。三、道路交叉口規(guī)劃城市道路交叉口應(yīng)根據(jù)道路的等級、交通流量流向和周圍的用地狀況等綜合確定。包括：無信號燈管理交叉口、信號燈管理交叉口、環(huán)形交叉口、立體交叉等形式。公共加油站規(guī)劃服務(wù)半徑：0.9~1.2公里分布：大型停車場附近、主要交通干道、城市主要出入口道路等。要求：不影響交通暢通和不妨礙道路交通安全，同時方便加油。第二節(jié)城市道路交通設(shè)施規(guī)劃第三節(jié)城市公共交通規(guī)劃城市公共交通是指城市定時定線的公共汽車、公共電車、輕軌、地下鐵道、輪渡等交通。一、公共交通方式規(guī)劃

不同規(guī)模城市的主要公共交通方式二、公共交通線路網(wǎng)和線路規(guī)劃1、公共交通線路網(wǎng)的類型:設(shè)有中央終點設(shè)施的放射形網(wǎng)絡(luò)常用于小城市，所有的線路均使用同一個位于城市中央的終點站。優(yōu)點：乘客只需作不多于一次的換乘即可完成出行，管理調(diào)度方便。缺點：對于切線狀出行繞路多，出行距離和時間長。適合有地鐵和輕軌的大城市。優(yōu)點：能提高客位利用率，主干線和駁運線路的車間距可以調(diào)整到任何選定的運力水平。主干線和駁運線相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)

帶有環(huán)線或切線狀線路的放射形網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點是直達出行率高，出行時間短。經(jīng)市中心的出行量可降到最低，能適應(yīng)出行需求很大的城市。按幾何形狀分：2、公共交通線路網(wǎng)和線路規(guī)劃的原則城市中有多種公交方式時，其線路網(wǎng)必