第06章-交通方式分担

长沙理工大学交通运输工程学院第六章交通方式分担长沙理工大学交通运输工程学院6.1交通方式分担的概念一个出行（trip）与一种交通方式（mode）相对应。一个区域（zone）的全部出行数中，利用某种交通方式的人占所有出行的比例就称为方式分担（modalsplit）。每种交通方式所分担到的交通量叫做该方式的分担交通量。分担交通量占全部交通量里的比例称为方式分担率（或称选择率）。交通方式分担预测的内容：确定各种交通方式的分担率大小。交通方式选择问题是交通规划和政策制定中的重要部分。进行方式分担分析的目的在于通过对现状和未来的分析，从而建立起一个合理的分担关系。长沙理工大学交通运输工程学院交通方式划分模型的建模思路：思路①：在假设历史的变化情况将来继续延续下去的前提下，研究交通需求的变化。思路②：从城市规划的角度，为实现所期望的交通方式分担率，研究如何改扩建各种交通设施来引导人们的出行，以及如何制定各种交通管理规则等。长沙理工大学交通运输工程学院交通方式简介：城际间：铁路、公路、航空、水运、管道。城市范围：轨道（地铁、轻轨、独轨等）、水运、道路（步行、非机动车、摩托车、出租、公共电汽车、私家车、公务车；客车、货车）。代表交通方式单种交通方式出行：多种交通方式出行：代表交通方式按照“铁道－公共汽车－小汽车－摩托车－自行车－步行”的优先顺序来进行确定。管道水运航空公路铁路ijijijijijijtttttt出租车货车公共电汽车轿车摩托车机动水上机动非机动行人轨道ijijijijijijijijijijijijtttttttttttt长沙理工大学交通运输工程学院6.2影响方式选择的因素出行主体（出行者）的特性职业、年龄、性别是否拥有或是否可以利用小汽车是否拥有驾驶执照家庭结构（年轻夫妇？、夫妇加小孩？、退休人员？、单身？、家庭人口构成、年龄构成、性别构成等）收入其他方面的因素长沙理工大学交通运输工程学院出行特性出行目的：出行目的不同，对交通方式服务质量的要求不同。上班、上学出行：汽车利用率低、公共交通利用率高。业务出行：因需要在多客户处停留，装卸货物等，所以汽车利用率高、公共交通利用率低。自由出行：汽车(出租)利用率高。出行时间如深夜出行（过晚或过早）就难于利用公共交通方式（有一定的服务时间限制出租车出行）。“划分工作日、休息日、早高峰上班时间段、平峰时间段、晚高峰回家时间段等”。长沙理工大学交通运输工程学院交通设施的特点从“可量测的因素”和“难于量测的因素”两个方面进行说明。可量测的因素（通常决定了各种出行方式的效用大小）相关的出行时间（出行时耗）：出行距离和时间是出行者进行方式选择的最重要的因素。相关的货币费用：如票价、燃油及其它直接费用（过路桥费等）。是否有停车场、停车费如何等。难于量测的因素舒适程度、便利性。可靠性、准时性。防护物、安全性。长沙理工大学交通运输工程学院6.3交通方式划分的阶段交通方式划分依据其在四阶段模型中所处阶段位置的不同，有如下的5种分类。方式划分阶段可以单独解决，也可以与某个子问题中的任何一个结合起来共同解决。MSDAGI类：DAG－MSII类：MSDGAIII类：D－MSAGIV类：DMSGAV类：DA－MSG长沙理工大学交通运输工程学院6.4交通方式分担预测的分析方法6.4.1预测体系的分类预测各交通方式分担量的方法先根据分担率模型预测分担率，然后再乘以发生、吸引量或分布量，从而得到各方式的分担交通量。Case1：由分担率乘以发生、吸引交通量多用于“G－MS－D－A”类预测模型中。Case2：由分担率乘以分布交通量多用于“G－D－MS－D”类预测模型中。两种情况都要求首先获得现状各种方式的出行分布，而这利用基年居民出行OD调查易于实现。长沙理工大学交通运输工程学院方式分担预测模型的分类根据交通需求预测过程中，考虑方式分担的阶段不同，可以把方式分担模型划分为出行末端模型（tripendmodel）和地区间模型（tripinterchangemodel）两大类。出行末端模型：将各个交通小区的发生交通量（集中交通量）在交通分布计算之前就分配到各方式上。地区间模型：先计算各交通小区间的分布量，然后再推算方式分担量。长沙理工大学交通运输工程学院预测体系还可以按下述方法分类根据方式选择特性分类一阶段方式分担率模型：不将用户分为固定阶层（固定地使用某种交通方式的阶层）和选择阶层，而是一起考虑。二阶段方式分担率模型：将用户分为固定地使用某种交通方式的阶层（e.g.固定使用小汽车、固定使用公交）和可能对交通方式进行选择的阶层。另外，在决定固定阶层的方式分担率时，完全不考虑地区间的交通服务水平（换言之，在发生、吸引交通量的阶段就将选择阶层和固定阶层分离开）。长沙理工大学交通运输工程学院OD交通量个人属性交通方式选择可能者公共交通用户固定阶层小汽车用户固定阶层方式分担率小汽车用户公交车用户二阶段方式分担率模型选择过程示意图长沙理工大学交通运输工程学院根据方式选择的基本单位分类集计模型（AggregateModel）：以小区为单位将用户的方式选择集计起来进行预测说明的模型。比较简单实用，常见的有Logit模型。非集计模型（DisaggregateModel）：以个人为单位出发研究用户对交通方式的选择，并构造模型来确定各交通方式的选择概率，然后再将每个人的方式选择结果集计起来，进而预测各方式分担量的模型。该模型始于20世纪60年代，70年代之后应用于实际。常见的有多元Logit模型（MNL）、多元Probit（MVN）模型，模型较于复杂。长沙理工大学交通运输工程学院根据方式选择的步骤分类二者择一法（实践中应用较多）：将交通方式的选择分为两步的方法进行研究。其特点是某阶段（某步）方式分担率的计算与前阶段独立进行。多项选择法（用公式一次求出）：用包含各种方式的选择概率公式一次求出各方式选择率的方法。该方法计算简单，但难以正确地提取反映各方式选择的要素。另外，随着自变量（方式数）的增加，模型变复杂。长沙理工大学交通运输工程学院二者择一法的选择过程（注意：在二者择一法当中，每一步的两种方式的概率总和等于100%）公共汽车轻轨系统私人小汽车公务车步行自行车公共交通个体交通所有出行(全方式)公交系统出租车小汽车摩托车步行、自行车其它(徒步以外)长沙理工大学交通运输工程学院6.4.2方式分担的预测模型出行末端模型（TripEndModel）发生点和吸引点（即末端）上的总交通量的方式分担，（即在出行发生与吸引阶段进行方式划分）。Tripendmodel就是将各个小区的发生交通量在集中交通量计算之前分配到各方式上。这一过程实际上在交通产生阶段就开始考虑了，其实质是MS优于D进行，多用于城市交通规划中。Tripendmodel分为两种：适用于规划对象区域全体的全域模型；考虑各个地区特性的交通方式选择率模型。实际中使用较多的是第二种。mjjmiiAAGG,长沙理工大学交通运输工程学院Tripendmodel在确定方式分担率时可以从发生端或吸引端考虑，大多数模型是发生端出行末端模型。Tripendmodel在进行方式划分时主要考虑的因素是各小区的居民特性，如：交通工具拥有量、收入、家庭结构等。其次还要考虑的因素有：到城市中心的距离、土地利用状况、人口密度、出行目的等。在Tripendmodel模型中，只能间接考虑各种交通方式的服务水平、地区间的距离时间等因素，对于地区间交通服务水平和交通方式间的竞争关系无法考虑。因此，如果将来地区间交通方式的服务水平改善时，无法在分担率模型中反映由此导致的方式选择的变化。长沙理工大学交通运输工程学院地区间模型（TripInterchangeModel）地区间模型是目前比较流行的模型，在城市交通规划和区域交通规划中均广泛使用。先计算各交通小区间的交通分布量，然后推算方式分担量。所以，连接各小区之间的交通方式的服务水平的差异是影响方式分担的主要因素，而地区特性则是次要因素。由于道路建设往往引起服务水平的变化，因此该模型最适合描述因服务水平变化而引起的分担率的变化。mijijtt长沙理工大学交通运输工程学院地区间模型求算各交通方式分担交通量的步骤：Step1：设定交通网络。要设定各种交通方式的交通网络。Step2：设定各交通方式的服务水平。服务水平即是用户选择交通方式时考虑的时间（步行时间、等车时间、换车时间）、速度、票价、拥挤度、舒适性等选择标准。Step3：计算各方式的分担率。基于服务水平的分析结果进行计算，常用的计算方法有分担率曲线法和函数法两种。Step4：计算各交通方式分担到的交通量。长沙理工大学交通运输工程学院6.5实用方式分担预测模型6.5.1分担率曲线法分担率曲线是指各种交通方式的分担比例与其影响因素之间的关系曲线。分担率曲线：基于个人出行调查的结果，依据地区间距离、地区间各方式所需的走行时间比（或各方式所需的走行时间差）、费用等绘制的用户选择交通方式的曲线。某方式的利用率=。优点：利用分担率曲线法可以直接查得各种交通方式在城市交通区之间出行量中所占的比例。缺点：由于分担率曲线是由现状调查资料绘出的，因此无法反映出在未来情况下，特别是当影响因素发生改变时各交通方式分担率的变化。%100总出行数利用该方式的出行数长沙理工大学交通运输工程学院分担率曲线法是目前国外广泛使用的交通方式分担预测方法，在国外交通方式较为单一、影响因素相对较少的情况下，该方法应用效果较好。在我国交通方式众多、影响因素复杂的情况下，绘制出全面反映各交通方式之间转移关系的分担率曲线，其工作量以及需拥有的资料是十分巨大的，可行性较小。长沙理工大学交通运输工程学院6.5.2函数模型法函数模型就是将各交通方式的分担率用函数形式进行表示，并以此来计算各交通方式分担交通量的方法。常用的函数模型有：线性模型、Logit模型、Probit模型。线性模型（回归模型法）最早采用的一种函数模型，将影响方式划分的各种要素用线性函数的形式表示，并以此来推求各方式的分担率。通常是通过建立方式分担率与其相关因素之间的函数关系，并利用现状数据进行参数标定。该方法简单易行但较为粗略，所需要的现状资料较多。模型无法满足的条件，应用范围有限。011iipp；长沙理工大学交通运输工程学院Logit模型（可用于两种或多种交通方式的分担率计算）计算公式：kikkiMjjiixauuup)exp()exp(1其中：ip为某个OD对之间第i种交通方式的分担率；M为可利用的方式总数；iu为第i种交通方式的效用函数；ikx为第i种交通方式的第k个说明要素（如时间、费用等）；ka为待定参数。在计算效用时，最简单的一种方法就是令ijiRu（小区ij间该方式的出行时间，时间是一种负效用）。显然：Logit模型满足概率条件110iipp。强调：这里所提到的Logit模型为集计Logit模型，利用小区平均值来标定模型的参数；此外，还有非集计Logit模型，非集计Logit模型采用个人数据来标定模型的参数。长沙理工大学交通运输工程学院Probit模型特点：能克服线性模型的缺陷，仅适用于两种交通方式的分担率计算。计算公式：iYidttp)2exp(212利用[]iijpPuu，再基于正态分布可推出上述的计算公式。其中：iY为两种方式特性的线性函数值的差。长沙理工大学交通运输工程学院规划实践中采用的方法从目前我国城市交通规划的实践来看，在进行居民出行方式划分预测中，一个普遍的趋势是定性分析和定量分析相结合、宏观与微观相结合、宏观预测指导微观预测的方法，即：首先在宏观上依据未来国家经济政策、交通政策及相关城市的比较对未来城市交通结构作出估计，然后在此基础上进行微观预测。