第3章交通需求预测

第3章交通需求预测第1节概述第2节交通生成预测第3节交通分布预测第4节交通方式划分第5节交通量分配3.1概述交通需求预测是交通规划中的核心内容之一。交通发展政策的制定、交通网络设计以及方案评价都与交通需求预测有密切的联系。传统交通需求预测的“四阶段”模式是指在居民出行OD调查的基础上，开展现状居民出行模拟和未来居民出行预测。其内容包括交通的发生与吸引、交通分布、交通方式划分和交通流分配。3.1概述20世纪50年代，交通需求预测的根本目的是服务于新建道路网络的规划设计。1962年美国芝加哥市交通规划研究中提出的“生成—分布—方式划分—分配”的预测方法标志着“四阶段”交通预测模型的形成。20世纪70年代以来，“四阶段”理论体系逐渐趋于成熟。一大批优秀的计算机软件得以应用，代表性的有TransCAD、TRIPS、EMME/3等。20世纪60年代末至70年代初，新交通政策的制定和实施，促使人们更多地关注能较好地解释出行者个人或家庭的交通决策行为的非集计分析模型的研究。基于活动的出行需求预测方法也逐渐成为交通领域不断研究和探索的新方向。3.2交通生成预测交通生成预测是交通需求四阶段预测中的第一阶段，是交通需求分析工作中最基本的部分之一，目标是求得研究对象地区的交通需求总量，即交通量生成量，进而在总量的约束下，求出各个交通小区的发生与吸引交通量。出行的发生、吸引与土地利用性质和设施规模有着密切的关系。3.2.1发生与吸引交通量的影响因素土地利用家庭规模和家庭成员的构成性别和年龄汽车保有率自由时间职业和工种企业规模、性质家庭收入其它一、土地利用居住用地是交通的主要发生源和居民出行的主要起讫点。其发生与吸引交通量通常用居住面积、住户数、人口、住户平均人数、单位面积的住户数等指标来表示。公共设施用地也是交通的主要发生源之一，其发生与吸引交通量通常用办公、营业面积、从业人口等指标表示。工业用地是工作日上班交通的主要发生源。其发生与吸引交通量通常用从业人口、产值等指标表示。仓储用地是货物交通的主要发生源。其发生与吸引交通量通常用仓库面积、货物吞吐量等指标表示。土地利用与交通是互为因果关系二、家庭规模和人口构成家庭是构成人们出行的基础，上班、弹性出行多以家庭为出发点。家庭规模和成员构成是影响家庭出行的主要因素。三、性别和年龄性别、年龄不同，出行次数和内容会有所不同。男性以20~45岁之间的平均出行次数多，女性20~40岁平均出行次数多。用居民出行调查中不同性别和年龄的平均出行次数评价和预测出行的发生和吸引交通量。几乎在所有年龄层，男性的出行次数比女性多。出行次数随年龄变化的规律几乎是一致的。四、汽车保有率汽车保有率增加，人口出行次数增加。用汽车保有量或户均汽车保有量（总台数／区域、台数／人或台数／户）指标表示和评价。私人汽车保有量将逐渐成为影响城市道路交通的主要因素之一。持有驾照和拥有车辆的居民的出行率均比较高。五、自由时间自由时间定义为一昼夜的24h中，除去睡眠、饮食等生活必须的时间和工作、学习等约束时间的剩余值。自由时间增加后，用于出行的时间增加，购物、娱乐等弹性出行也会增加。研究表明，弹性出行次数与自由时间可以用线性方程表示。六、职业和工种职业和职务或工作性质的不同是造成出行量不同的主要原因之一，各国的居民出行数据都表明了这一点。汽车司机、采购员、推销员、业务员的平均出行多，工人、学生、教师、行政管理人员的平均出行少。七、企业规模、性质企业大、业务量大，外出率也就越高。八、家庭收入家庭收入也是影响出行，尤其是弹性出行的主要因素之一。高收入家庭，汽车购买率高，购物、娱乐等需求也高，平均出行次数多。九、其它劳动时间、商店销售额、工厂总产量、城市的特点等许多因素也被考虑作为影响交通产生的因素。天气、工作日、休息日和季节等的不同也影响人们的出行。3.2.2生成交通量的预测出行可分为由家出行与非由家出行。出行生成有两种单位：一种是以车为单位；另一种是以人为单位。出行生成包括出行发生与出行吸引。前者以社会经济特性为主，后者以土地利用的形态为主。出行生成交通量通常作为总控制量，用来预测和校核各个交通小区的发生和吸引交通量。OD表中发生交通量、吸引交通量和生成交通量三者之间的关系。发生、吸引交通量与生成交通量的关系OD12jn合计12im合计…...…...1O2OiOT1D2DjD…...…...…...…...…...…...mOnD发生交通量吸引交通量生成交通量3.2.2生成交通量的预测生成交通量的预测方法主要有原单位法、增长率法、交叉分类法和函数法。还有利用研究地区过去的交通量或经济指标等的趋势法及回归分析等方法。1.原单位法原单位是指单位指标，其计算方法通常有两种：一是用居住人口或就业人口每人平均的交通生成量来进行推算的个人原单位法，另一种就是以不同用途的土地面积或单位办公面积平均发生的交通量来预测的面积单位法。不同方法选取的原单位指标也不同，主要有：根据人口属性以不同出行目的的单位出行次数为原单位进行预测；以单位用地面积或单位经济指标为基准对原单位进行预测。1.原单位法在居民出行预测中经常采用的是以单位出行次数作为原单位（单位出行次数预测法）。单位出行次数为人均或家庭平均每天的出行次数，它由居民出行调查结果统计得出。不同出行目的有着不同的单位出行次数。1.原单位法预测不同出行目的的生成交通量：)(ssmsmNaT1.原单位法原单位法预测的出行生成量除由人口属性按出行目的的不同预测外，还可以以土地利用或经济指标为基准预测。从调查中得出单位用地面积或单位经济指标的发生与吸引交通量。根据交通调查可得到交通预测所需的原单位指标值。在数据资料不足的情况下，也可以采用简易方法对研究区域进行数据采集或标定。1.原单位法生成原单位的将来值确定：直接使用现状调查中得到的原单位数据。将现状调查得到的原单位乘以其它指标的增长率来推算，即增长率法。最常用的也是最主要的为函数法。通常按不同的出行目的来预测不同出行目的的原单位。函数的影响因素（或称自变量）多采用性别、年龄等指标。【例3-1】在某对象区域常住人口平均出行次数不变的情况下，采用单位出行次数预测其将来的出行生成量。O\D123合计人口(万人)128.011.0/15.0251.020.0/36.0326.010.0/14.0合计28.050.027.0105.041.0/65.0（单位：万出行数／日）现状出行生成量：T=28.0+51.0+26.0=28.0+50.0+27.0=105.0（万次）现状常住人口：N=11.0+20.0+10.0=41.0（万人）将来常住人口：M=15.0+36.0+14.0=65.0现状平均出行率T/N：105.0/41.0=2.561[次/（日人）]将来的生成交通量：Tn=M×(T/N)=65.0×2.561=166.5(万次/日)O\D123合计人口(万人)128.011.0/15.0251.020.0/36.0326.010.0/14.0合计28.050.027.0105.041.0/65.02.交叉分类法突出以家庭作为基本单位，用将来的出行发生率求得将来的出行量。交叉分类首先用在美国的普吉湾区域交通调查中，是一个基于土地利用的出行生成模型。基本思想是把家庭按类型分类（小汽车拥有量、家庭规模和家庭收入），从而求得不同类型家庭的平均出行率。预测时以将来同类型家庭的预测值乘以相应的出行率。2.交叉分类法交叉分类法必须服从的假定：一定时期内出行率是稳定的。家庭规模的变化很小。收入与车辆拥有量总是增长的。每种类型内的家庭数量，可用相应于该家庭收入、车辆拥有量和家庭结构等资料所导出的数学分布方法来估计。2.交叉分类法构造交叉分类模型的步骤：①有关家庭的横向分类。②把每个家庭定位到横向类别。③对其所分的每一类，计算其平均出行率。④计算各小区的出行发生。NQpCinCCi1ˆ【例3-2】澳大利亚城市类别产生率。根据家庭规模、收入及家庭拥有小汽车数可将研究对象内的家庭分成不同的类别。已知：低收入、无小汽车、每户3人100户；低收入、无小汽车、每户4人200户；中等收入、有1小汽车、每户4人300户；高收入、有2小汽车、每户5人50户。求出行总量。【解】出行总量为：100×3.4+200×4.9+300×8.3+50×12.9=4455（人次/日）交叉分类法的优点直观、容易了解。资料的有效利用。容易检验与更新。可以适用于各种研究范围。如区域规划、运输通道规划和新发展区。交叉分类法的缺点每一横向分类的小格中，住户彼此之间的差异性被忽略。因各个小格样本数的不同，得到的出行率用于预测时，会失去其一致的精确性。同一类变量类别等级的确定是凭个人主观，失之客观。当本方法用于预测时，每一小格规划年的资料预测将是一项繁杂工作。3.个人分类方法是对基于家庭的分类模型的一种替代方法。令tj表示出行率，即在某一时间内j类人中平均每人的出行次数；Ti表示i小区各类居民的总出行数；Ni为i小区的居民总数；aij为i小区的j类居民的百分率。则i小区的出行发生量为：taNTjjijii3.个人分类方法与基于家庭的类别分析法相比具有如下优点：同经典的交通需求模型的其他部分完全兼容。也可采用交叉分类方法。建立模型所需要的样本数比基于家庭模型少几倍。很容易考虑人口统计的变化。个人分类较家庭分类预测起来更容易。个人分类模型的主要限制是很难兼顾家庭间的相互影响、家庭的花费和预算。3.2.3发生与吸引交通量的预测预测方法分增长率法、原单位法、交叉分类法、函数法。1.原单位法首先分别计算发生原单位和吸引原单位，然后根据发生原单位和吸引原单位与人口、面积等属性的乘积预测得到发生与吸引交通量的值。iibxOjjcxD其中，i,j：交通小区；x：属性变量（土地利用类别、面积、常住人口等）；b：某出行目的的单位出行发生次数（次/日·人）；c：某出行目的的单位出行吸引次数（次/日·人）。1.原单位法在交通需求预测时，要求各小区的发生交通量之和与吸引交通量之和相等，并且各小区的发生交通量或吸引交通量之和均等于交通生成总量。如果它们之间不满足上述关系，则可以采用总量控制、调整系数法进行调整。1）总量控制用研究区域的生成交通量对推算得到的各个小区的发生量进行校正。假设生成交通量T由全人口P与生成原单位p得到，则T=pP若生成交通量T与总发生交通量有明显误差，则将修正为：为保证T与总吸引交通量也相等，需将修正为：niiOO1OiOOTOiinjjDD1DjDDTDjj2.调整系数法在出行生成阶段，要求满足所有小区出行发生总量要等于出行吸引总量。当上述条件不满足时，一般认为所有小区出行发生总量可靠些。从而，可将吸引总量乘以一个调整系数。这样可以确保出行吸引总量等于出行发生总量。njjniiDOf11【例3-3】假设各小区的平均出行发生量与吸引量不变，试用例1的数据求出将来的出行发生与吸引量。现状发生与吸引原单位O\D123合计12.54522.55032.600合计2.5452.5002.700（１）求出出行现状发生与吸引的原单位O\D123合计人口(万人)128.011.0/15.0251.020.0/36.0326.010.0/14.0合计28.050.027.0105.041.0/65.0将来出行发生与吸引量(调整前)O\D123合计138.175291.800336.400合计38.17590.00037.800165.975166.375jjiiDO（２）计算各交通小区的将来发生与吸引交通量166.5（３）调整计算：总量控制iNiiiOTOO/'jNjjjDTDD/'因为T=166.5万次／日，所以：204.38375.166/5.166175.38'1O2.384.166/5.166