第二章运输需求分析与交通工程基础

交通运输工程学第二章交通需求分析与交通工程基础本章学习内容•运输需求概述•运输需求与运量预测•交通工程基础2.1运输需求概述•2.1.1运输需求的概念交通运输指的是运载工具在交通线网设施上的流动以及人与货物在两地之间的位移。运输需要是指货主或旅客对运输供给者提出的为实现空间位移的要求，而运输需求是这种要求中有支付能力的、可以实现的那部分需求。交通运输需求是指在一定的时间内，对于每一种可能的价格，消费者愿意并能够支付的从A地位移至B地的人、货物或运载工具的数量。2.1.2运输需求的类型•1.按运输需求的表现形式划分•2.按运输需求实现的方式划分显性运输需求隐性运输需求当前社会经济条件下，已产生并得以实现的人或物的位移需求，即实际的运输量。当前社会经济条件下，已产生但因为运力不足、无支付能力等因素无法实现，即潜在的运输需求。公路运输需求铁路运输需求水路运输需求航空运输需求管道运输需求2.1.2运输需求的类型•3.按运输需求实体的类型划分货运需求客运需求货物类别运输距离货物批量出行目的时间要求运输距离普通货物需求特种货物需求长途货运需求短途货运需求零担货运需求整车货运需求集装箱运输需求公务客运需求私人客运需求直达快运普通客运长途客运需求短途客运需求2.1.3运输需求的特性•（1）运输需求的普遍性和广泛性人的需求衣、食、住、行生活需求生产需求工业农业服务业种子化肥农药农产品原材料能源产品原材料员工顾客交通运输是任何经济社会活动赖以存在的基础，无论是宏观经济活动，还是微观经济活动，无论是人们的生产活动，还是社会活动及文化交往。2.1.3运输需求的特性•（2）运输需求的复杂性和多样性旅客运输需求：旅行目的、旅行时间、旅行舒适程度呈现多样化，例如就铁路运输而言，有慢车、快车、特快、高铁之分，就是为了满足旅客不同出行目的、出行时间和舒适度的要求。货物运输需求：货物的物理性质和化学性质不同，所要求的运输条件和运输工具不同，如油品等液体货物需要槽车、罐车、油船或管道来运输，化学品、危险品等对运输条件也有限制。2.1.3运输需求的特性•（3）运输需求的派生性在经济生活中，如果对一个商品和劳务的需求是由另一种或几种商品或劳务的需求所衍生出来的，那么对该商品或劳务的需求则为派生性需求，而对引起派生性需求的商品和劳务的需求则称为本源性需求。本源性需求探亲、工作等派生性需求乘车本源性需求工厂生产派生性需求原材料、产品运输2.1.3运输需求的特性•（4）运输需求的空间特定性•交通运输需求是对货物、旅客或交通工具进行空间位移的要求，而且这种位移是交通运输消费者指定的两点之间带有一定方向性的需求，即所谓交通运输需求的空间特定性。农产品产地A居住地市场所在城市B工作地2.1.3运输需求的特性•（5）运输需求时空分布的不平衡性农产品产地A居住地市场所在城市B工作地运输需求（多）运输需求（少）林区、采矿场及煤矿上班高峰期：资源分布、生产力布局及地区经济发展水平不平衡；货物的生产和消费的季节性；客运需求在时间上的不平衡。2.1.3运输需求的特性•（6）运输需求的时间特定性交通运输需求在时间上也有一定要求，即其时间特定性，其时间分布呈现不均衡状态，具有淡季和旺季之分。一天内其他时段＞平时＞客运需求周末和节假日前后市内每天早晚高峰期……货运需求生产均衡而消费不均衡，如化肥、农药等生产不均衡而消费均衡，如粮食、蔬菜等生产和消费都不均衡，如水果等……2.1.3运输需求的特性•（7）运输需求的部分可替代性一般来说，不同交通运输需求之间是不能互相替代的，如人与物的位移需求不能互相替代，不同目的地的运输需求也不能相互替代，不同种类的商品的运输需求也不能相互替代。“外部替代”：即指某种运输需求有时可以由运输以外的空间位移方式来替代。（煤炭运输建立电站和架设输变电线路）“内部替代”即指同一交通运输需求有时可以通过不同的交通运输方式来满足。（五种运输方式各自的技术经济特征不同，产生的经济效果不同，使得它们之间的运输需求具有一定的划分和替代性）2.1.4运输需求的产生客运需求货运需求生产性需求消费性需求例如：校车、企业内部客车例如：探亲、访友生产企业与自然资源分布不均衡生产与消费的分离地区间商品种类、质量、性能、价格上的差异2.1.5影响运输需求的因素•影响旅客运输需求的主要因素1.经济发展水平2.居民消费水平3.人口数量及城市化程度4.旅行费用5.运输服务的质量6.运输网的数量和质量7.经济体制旅行需求有很大一部分是生产性旅行需求。出行方便性的增加，促进客运需求的增长。计划经济，严格的户籍管理和就业制度，人员流动量小；市场经济自由流动。2.1.5影响运输需求的因素•影响货物运输需求的主要因素1.经济发展水平2.产业结构和产品结构3.运输网的数量和质量4.运价水平的变动5.国家经济政策和经济体制的改变工业化初期，开采业和原材料对大宗、散装货物的需求急剧增加；机械加工工业发展时期，需求继续增长，增长速度放慢，需求开始多样化；精加工工业时期，需求增长速度进一步放慢，运输需求越发多样化。生产一吨棉纱引起厂外运量约2.5～3吨，生产一吨水泥引起4～5吨，生产一吨钢引起7～8吨，而生产一吨铜则会引起50～100吨厂外运量。重工业的货运强度大于轻工业，轻工业的货运强度又大于服务业交通运输网布局和质量，直接影响线路货物的吸引范围和各线路的通过能力及需求的适应程度。滞后的交通运输业会影响生产发展，抑制货物运输需求。运价水平下降时运输需求上升，运价水平上涨时运输需求会受到一定抑制。在市场经济下，一些过去诸如“不合理运输”或“违反流向”的现象发生，货物平均运距增长很快。例如从1952年到1980年，我国铁路的货物平均运距仅从452公里延长到526公里，28年间延长了74公里；而到1990年，货物平均运距已迅速增加到725公里，10年竟延长近100公里2.2运输需求与运量预测2.2.1运输需求预测与运量预测的关系运输需求是社会经济生活在人与货物空间位移方面所提出的有支付能力的需要。运输量则是指在一定运输供给条件下所能实现的人与货物空间位移量。运输能力充分时运输需求=运输量运输能力不充分运输需求=运输量+潜在运输需求2.2运输需求与运量预测2.2.2运量预测的类型按对象不同客运预测货运预测按内容不同总运输量预测客货流预测按预测层次全国运量预测国民经济各部门运量预测各地区运量预测公路运输运量预测…管道运输运量预测按预测期不同短期预测中期预测长期预测不同的预测目的决定了预测的角度不同。2.2运输需求与运量预测2.2.3常用的运量预测方法1.常用的定量预测方法⑴移动平均法——时间序列当时间序列的数值由于受周期变动和不规则变动的影响，起伏较大，不易显示出发展趋势时，可用移动平均法，消除这些因素的影响，分析，预测序列的长期趋势。设时间序列为Y1，Y2，……YT……；简单移动平均法公式为：式中：Mt为t期移动平均数；N为移动平均数的项数.当T向前移动一个时期,就增加一个新近数据,去掉一个远期数据,得到一个新的平均数.由于它不断地”吐故纳新”,逐期向前移动,所以称为移动平均法。【例】某市汽车配件销售公司，某年1月至12月的化油器销量如下表所示。试用简单移动平均法，预测下年1月的销售量。解：分别取N＝3和N＝5按预测公式列出算式简单移动平均法只适合作近期预测，而且是预测目标的发展趋势变化不大的情况。如果目标的发展趋势存在其它的变化，系用简单移动平均法就会产生较大的预测偏差和滞后。⑵指数平滑法——时间序列指数平滑法是一种特殊的加权移动平均法，其加权的特点是对离预测期近的历史数据给予较大的权数，对离预测期远的历史数据给予较小的权数，权数由近到远按指数规律递减，所以，这种方法被称为指数平滑法。已知时间序列为：，n为时间序列总期数，一次指数平滑的基本公式为：(1)(1)1(1)tttSxS（t=1,2,3,…,n）(1)1ˆttYS(1)(1)11ˆ第t期的平滑值,上标(1)表示一次指数平滑第t-1期的平滑值--平滑系数,取值在0至1之间Y第t+1期的预测值tttSS注意：该公式表述方式与教材不一致，但计算结果一致•指数平滑法初始值的确定•从时间序列的项数来考虑：若时间序列的观察期n大于15时，初始值对预测结果的影响很小，可以方便地以第一期观测值作为初始值；若观察期n小于15，初始值对预测结果影响较大，可以取最初几期的观测值的平均数作为初始值，通常取前3个观测值的平均值作为初始值。•平滑系数α的选择•①当时间序列呈稳定的水平趋势时，α应取较小值，如0.1～0.3；•②当时间序列波动较大，长期趋势变化的幅度较大时，α应取中间值，如0.3～0.5；•③当时间序列具有明显的上升或下降趋势时，α应取较大值，如0.6～0.8；•在实际运用中，可取若干个α值进行试算比较，选择预测误差最小的α值。•【例】某企业2000至2008年销售额见下表，试用指数平滑法预测2009年销售额（α分别取0.1、0.6和0.9）。年份200020012002200320042005200620072008销售额（万元）400047005000490052006600620058006000•解：（1）确定初始值•因为n=915，取时间序列的前三项数据的平均值作为初始值(1)12304000470050004566.67()33万元xxxS•（2）选择平滑系数α，计算各年一次指数平滑值•这里分别取α=0.1、α=0.6和α=0.9计算各年一次指数平滑值•（3）对不同平滑系数下取得的平滑值进行误差分析，确定α的取值。•方法：计算各平滑系数下平滑值的平均绝对误差（平均差）计算公式：(1)ttxSADn数据计算•α=0.1的平滑值的平均绝对误差•α=0.6的平滑值的平均绝对误差•α=0.9的平滑值的平均绝对误差(1)6430.00714.449ttxSADn(1)2139.9237.779ttxSADn(1)908.62100.969ttxSADn通过比较，α=0.9时的平滑值的平均绝对误差最小，因此选用α=0.9用为平滑系数。•⑷预测2009年销售额(1)(1)11ˆ(1)0.960000.15842.575984.26()万元ttttYSxS指数平滑法考虑了观察期所有观察值对预测值的影响，这种影响按时间近及远逐渐减小，按指数递减规律进行加权平均，它的预测效果比移动平均法要好，应用面也广。•（3）灰色预测GM（1，1）模型——首先是由华中科技大学的邓聚龙教授提出的理论白色系统是指一个系统的内部特征是完全已知的，即系统的信息是完全充分的。黑色系统是指一个系统的内部信息对外界来说是一无所知的，只能通过它与外界的联系来加以观测研究。灰色系统内的一部分信息是已知的，另一部分信息是未知的，系统内各因素间有不确定的关系。灰色预测是对既含有已知信息又含有不确定信息的系统进行预则，就是对在一定范围内变化的、与时间有关的灰色过程进行预测。灰色预测通过鉴别系统因素之间发展趋势的相异程度，即进行关联分析，并对原始数据进行生成处理来寻找系统变动的规律，生成有较强规律性的数据序列，然后建立相应的微分方程模型，从而预测事物未来发展趋势的状况。数据生成的常用方式有累加生成、累减生成和加权累加生成。把数列各项（时刻）数据依次累加的过程称为累加生成过程（AGO）。由累加生成过程所得的数列称为累加生成数列。某钢厂产量s型变化规律原始数列作图1—AGO作图设原始数列为，令称所得到的新数列为数列的1次累加生成数列。,,,2,1,)()(1)0()1(nkixkxki))(,),2(),1(()1()1()1()1(nxxxx)0(x例：x(0)=(x(0)(k)︱k=1，2，3，4，5)=x(0)(1)，x(0)(2)，x(0)(3)，x(0)(4)，x(0)(5)=(3.2，3.3，3.4，3.6，3.8)求x(1)(k)解：21)0()0