道路交通需求预测与分析

第三章道路交通需求预测与分析第一节概述道路交通需求分析预测的内容，主要是根据道路交通系统及其外部系统的过去和现状预测未来，根据历史经验、客观资料和逻辑判断，寻求交通系统的发展规律和未来演变趋势的过程。道路交通需求预测可以划分为城市交通需求预测和区域交通需求预测两大类。城市交通需求分析与发展预测包括城市社会经济分析及发展预测、城市客运交通分析及发展预测和城市货运交通分析及发展预测三大部分。区域交通需求分析与发展预测包括区域客运交通分析及发展预测和区域货运交通分析及发展预测两大部分。第二节城市社会经济分析与发展预测城市社会经济预测的内容包括对现状土地利用状况的分析研究以及在此基础上对与城市交通需求预测密切相关的土地利用未来情况进行的预测。一、社会经济发展总指标预测1、城市人口2、劳动力资源及就业岗位数3、在校学生数与就学岗位总数4、车辆拥有量5、城市规模和布局6、其它二、人口、劳动力总资源及学生居住分布预测总PAPii（3-1）rPLii（3-2）式中：Pi——预测特征年第i交通区的居住人口；P总——预测特征年城市总人口；Li——预测特征年第i交通区的劳动力资源数；Ai——预测特征年第i交通区居住人口的分布吸引权；r——预测特征年劳动力比例系数。三、就业、就学岗位分布预测就业、就学岗位分布是社会经济预测中的难点和重点，就业、就学岗位在各交通区的分布直接关系到交通吸引点的数量及其空间分布。城市就业岗位总量中，各行业就业岗位的总量可用下式预测：iiiiiiiiRRERREEE)0()0()0()0(总就业岗位分布预测主要根据各小区的工业,商业,公共事业用地面积及密度确定。就学岗位分布一般根据各交通区的教学科研用地面积及密度按比例确定。第三节城市客运交通需求预测目前常用的城市客运交通需求发展预测方法是“四阶段”法。交通生成预测各交通区发生、吸引交通需求量交通分布预测交通需求量的来源及去向方式划分预测交通需求量中公交、自行车、其他车辆的比例交通分配预测交通需求量发生时选择的道路“四阶段”法各阶段成果生成预测—各交通区发生、吸引总量分布预测—各交通区相互之间OD量（OD总量矩阵）方式划分预测—各交通区相互之间不同交通方式的OD量（分方式OD矩阵）交通分配—各路段、交叉口（道路网）交通流量一、出行生成预测出行生成预测分出行发生预测和出行吸引预测两部分。所谓出行生成，就是城市土地利用对城市居民出行意愿的作用结果。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。城市中交通工具复杂，一般都用人的出行次数为单位，车辆出行与人的出行之间可以相互换算。1、出行发生预测出行发生预测按出行目的分类进行。通常，居民出行目的分为上班、上学、公务、购物、文体、访友、看病、回程及其他等九类。出行发生预测可相应分为：上班出行产生预测、上学出行产生预测、弹性出行产生预测、回程出行产生预测。0%10%20%30%40%50%上班上学公务购物文体访友看病回程其他图3－1鞍山市居民出行目的结构图（1994年）上班＋上学＋回程＝92.2％0%10%20%30%40%50%上班上学公务购物文体访友看病回程其他图3－3无锡市居民出行目的结构图（1996年）上班＋上学＋回程＝86.7％0%10%20%30%40%50%上班上学公务购物文体访友看病回程其他图3－3苏州市居民出行目的结构图（2000年）上班＋上学＋回程＝79.9％上班、上学、回程合计为生存性出行生存性出行比例的高低代表城市的生活质量生存性出行比例低表示城市居民生活质量高生存性出行比例高表示城市居民生活质量低生存性出行与弹性出行的要求有很大的不同，突出地表现在出行方式上。如：苏州市2000年居民出行目的中，生存性出行比例为79.93%蚌埠市2002年居民出行目的中，生存性出行比例为82.24%反映出蚌埠市的居民的生活水平比苏州市低，人们出行更多是“为了生活，四处奔波”一般认为，生存性出行比例在80%以下，则代表该城市有较高的生活水平（1）上班出行预测上班出行产生量Yi=a+bXiXi---i小区劳动力数无锡市上班出行产生预测模型Y=-55.36+1.104X(R=.9835)2000400060008000100001200014000160001800020000050001000015000200002000400060008000100001200014000160001800020000（2）上学出行预测上学出行产生量Yi=a+bXiXi---i小区学生数无锡市居民上学出行产生预测模型Y=1.396-4.83X(R=.9968)500100015002000250030003500400045005000020004000600080001000012000500100015002000250030003500400045005000（3）弹性出行预测弹性出行产生量Yi=a+bXiXi---i小区居住人口数无锡市居民弹性出行产生预测模型Y=17.-7+0.6461X(R=.8395)回程出行产生量Yi=a+bXiXi--i小区非回程出行吸引量无锡市居民回程出行产生预测模型Y=0.8990X(R=.9998)（4）回程出行预测2、出行吸引预测与出行发生预测类似，出行吸引量预测也是按照上班、上学、弹性、回程四类出行目的分别建模，并采用相同的基本模型方法。（1）上班出行吸引预测上班出行吸引量Yi=a+bXiXi---i小区就业岗位数无锡市上班出行吸引预测模型Y=128.5+1.0437X(R=.9982)200040006000800010000120001400016000180002000005000100001500020000250002000400060008000100001200014000160001800020000（2）上学出行吸引预测上学出行吸引量Yi=a+bXiXi---i小区就学岗位数无锡市居民上学出行吸引预测模型Y=27.00+1.281X(R=.9061)1000200030004000500060007000800090001000011000120001300014000050001000015000200001000200030004000500060007000800090001000011000120001300014000弹性出行吸引量根据土地利用类别吸引率确定商业,文体,医疗,旅游用地单位面积吸引率。（3）弹性出行吸引预测（4）回程出行吸引预测回程出行吸引量Yi=a+bXiXi--i小区居住人口数无锡市居民回程吸引预测模型Y=-3.2+1.2625X(R=.9987)3、出行生成总量预测将各类出行目的的城市居民出行发生量、吸引量相加，便形成城市居民所有目的出行生成量，它们分别是出行OD矩阵中的行和（交通区发生量）和列和（交通区吸引量）。讫点起点123Σ1103020602344050124318542698Σ6212496282吸引产生回程弹性上学上班城市居民出行量发生预测出行分布预测是将各交通区居民出行发生量和吸引量转化成为各交通区之间的出行交换量的过程，最常用的预测方法分为两类：增长系数法和重力模型法。二、出行分布预测城市居民出行量分布预测1、增长系数法分布预测已知原O-D分布矩阵已知各交通区交通增长倍数模型1.平均增长率法模型2.Detroit模型3.Fratar模型（1）平均增长率法设交通区i与交通区j之间未来分布交通量为Tij。现状分布交通量为tij，i区现状交通产生量gi和未来交通产生量Gi之间的增长系数为αi，j区现状吸引交通吸引量aj和未来交通吸引量Aj之间的增长率为βj。平均增长率法假定未来分布交通量按平均值增长，即:)(21jiijijtT用上式计算出的Tij一般不会满足约束条件：因此，需要进行反复迭代计算，即经第一次计算Tij。之后，得出：ijijATjiijGTjijiiiiTGGGiijjjjjTAAA再用下式计算第二次近似值:)(21jiijijTT如此反复计算，直到收敛到等于或接近1为止.ji、平均增长率法特点计算简单规律性强收敛速度慢该方法应用范围一般针对交通源布局或交通设施布局等变化不大的情况下，或短期规划时，适用于简略的交通分布预测。（2）底特律法分布预测i区未来交通产生量的增长率为αi，j区未来交通吸引量的增长率为βj，F为规划区交通生成总量的增长率，底特律法的计算公式为：FtTjiijij底特律法特点不仅考虑了各交通区产生、吸引量的增长率，还考虑了整个规划区交通产生量（吸引量）增长率对未来交通分布的影响。需要进行收敛计算。（3）Fratar法分布预测该方法认为，两交通区之间的交通量不仅与两交通区的交通生成增长系数有关，而且还与整个规划区域的各交通区的交通生成增长系数有关。弗雷特法计算时，需要进行迭代计算。弗雷特法收敛速度快。Fratar模型TijTijTij(,)(,)(,)1222(,)(,)()()(,)(,)()iiTijtijijtijtiji(i,j=1,...n)ij发生强度吸引强度T(i,j)1(,)(,)()()(,)(,)()jjTijtijijtijtijj2、重力模型法分布预测已知各交通区之间的交通阻抗模型1.无约束重力模型2.单约束重力模型3.双约束重力模型重力模型法综合考虑了影响出行分布的地区社会经济增长因素和出行空间、时间阻碍因素，它的基本假设为：交通区i到交通区j的出行分布量与i区的出行发生量、j区的出行吸引量成正比，与i区和j区之间的交通阻抗成反比。该模型结构简单，适用范围较广。与增长系数法相比，重力模型考虑的因素较为全面，尤其是强调了局部与整体之间的相互作用，比较符合实际情况，即使没有完整的现状OD表也能进行预测，是交通规划中使用最广泛的交通分布预测模型。该模型较大的缺点是短距离出行分布预测偏大，尤其是区内出行，预测时应给予注意。（1）无约束重力模型FKmMd2万有引力模型ij发生吸引阻力ijjitUTkjiX),(X(i,j)—交通区i到j的交通分布量Ti—交通区产生量Uj—交通区吸引量tij—阻抗参数、、—参数交通阻抗参数是反映交通区间交通便利程度的指标，是对交通区间交通设施状况和交通工具状况的综合反映。对于交通分布，交通阻抗参数应反映交通区之间交通便利程度的总体差异。交通阻抗参数应选用交通区之间有代表性的交通阻抗指标。以私人交通为主，或以公交为主，且公交的方式或线路比较均匀，同时道路网布局也较为均匀的城市，可使用交通距离作为交通阻抗参数；当城市路网布局不均，或市内公交方式或线路布局不均匀，特别是有地铁等快速、大运量交通系统时，采用交通时间作为交通阻抗参数较为合适，此时的交通时间应采用各交通区之间主要的交通方式的交通时间。交通阻抗参数应包括出行全过程。交通阻抗参数一般可根据现状及未来交通网络采用最短路法确定。如有现状交通区间时间、距离等阻抗调查资料，现状交通阻抗也可通过统计分析确定。（2）双约束重力模型目前，在规划中应用最广泛、精度最好的是双约束重力模型。所谓双约束，即保证出行分布预测得到的OD矩阵，满足以下条件：njiijGT1nijijAT1TkkPAftkkAftkkAftfttijijijijijjijjiiijijij11(1)(2)(3)双约束重力模型的具体形式交通分布模型方法优点缺点工程适用性平均增长率模型考虑约束条件经验公式较粗略，不适用底特律模型考虑约束模型经验公式较粗略，不适用弗雷特模型考虑约束条件，考虑整个规划区域的增长状况经验公式未应用无约束模型考虑交通阻抗无约束；阻抗趋于零时，分布量无穷大未考虑约束条件，不适用双约束模型考虑交通阻抗，考虑双约束阻抗趋于