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西安建筑科技大学硕士学位论文 城市出入口道路交通规划研究 专业：城市规划与设计 硕士生：李冰 指导教师：罗西副教授 摘要 城市出入口道路是为城市承担出入境和少量过境交通的道路，处于城市道路 和公路之间。城市周围的卫星城镇、风景旅游区、对外交通设施等均需通过出入 口道路来保持与城市各方面的联系。因此，出入口道路具有城市道路和城市对外 交通的双重功能，它必须满足城市对外交通发展的需要，保证城市与其周围地区 的联系，并在城市道路与公路之间起到协调的作用。但是随着城市经济的发展和 区域一体化的加速，城市公路运输量以高速度增长，衔接公路与城市道路的出入 口道路也面临着空前的交通压力。国内许多城市出入口地段交通状况恶化，进出 城时间延长、交通堵塞、交通事故频发，成为制约城市交通系统发展的又一个瓶 颈。 本文从以下五个方面入手，通过调查研究找出出入口道路交通状况恶化的原 因，从而得出出入口道路交通规划的合理的规划方法。 第一从出入口道路与城市形态的关系入手，论述出入口道路与城市发展关 系；以淄博、西安两个城市为代表，论证上述问题。 第二从出入口道路的交通特性出发，阐述了出入口道路的等级分类、交通特 性、特征分析等。并对出入口道路进行了交通模拟和介绍了出入口道路机动车交 通调查与分析方法 第三出入口道路交通规划的理论支持部分。具体包括出入口道路交通量的预 测、出入口道路通行能力、服务水平、横断面规划等。 第四为城市出入i ：l 道路景观整治规划。找出城市出入e l 道路景观存在的主要 问题及产生原因，从而确立出入口道路埔蚬整治的目标和原则。 第五部分是论文的实例应用部分。针对几个城市的交通现状及出入口交通的 特点，找出具体存在的问题，分析其中的原因并找到合适的解决措施。 城市出入口道路是城市综合交通规划的重要组成部分，国内关于出入1 3 道路 的研究还相当有限，没有引起足够的重视，本文力图从涉及到出入口道路规划设 计的几个要素出发，去找出影响出入口道路交通的主要因素，加以分析。 关键词：出入口道路；交通规划；通行能力；景观整治规划 西安建筑科技大学硕士学位论文 s t u d yo nt r a n s p o r tp l a n n i n go fp a s s a g e w a y s o fc i 坶i ne n t r a n c ea n de x i t s p e c a i l t y ：u r b a np l a n n i n g & d e s i g n n a m e ：l i b i n g t o w ne l r t r a n 0 2 ：m a dt oas m a l lc i t yw i t hi m m i g r a t i o na n dt r a n s i tm a dt r a n s p o r t u r b a nr o a d sa n dh i g h w a y si nb e t w e e n p e r i u r b a ns a t e l l i t et o w n s ，t o u r i s ts p o t s ， e x t e r n a lt r a n s p o r tf a c i l i t i e sa l em a i n t a i n e da l r o u g ht h ee n t l a n e cm a dt ol i n kw i t ht h e c i t y t h e r e f o r e ，t h ei m p o r ta n de x p o r to fu r b a nr o a d sa n dm a dt r a n s p o r ti nm b a n e x t e m a ld u a lf u n c t i o n ，i tm u s tm e e tt h en e e d so fu r b a nd e v e l o p m e n to u t b o u n dt r a 箭c t oe n s u r et h a tt h ec i t ya n di t se n v i r o n s1 搬a n di nu r b a nr o a d sa n dh i g h w a y s b e t w e e nac o o r d i n a t i n gr o l e b u t ，w i t hu r b a ne c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n da c c e l e r a t e d r e g i o n a li n t e g r a t i o n ，h i g h - s p e e dg r o w t hi n t h ev o l u m eo fu r b a nr o a dt r a n s p o r t ， h i g h w a y s a n du r b a nr o a d sl i n k i n gt h ee n t r a n c er o a dt m f f j ci sa l s o f a c i n g u n p r e c e d e n t e dp r e s s u r e i n t e r n a ld e t e r i o r a t i o ni nm a n y c i t i e si m p o r tl o t so ft r a f f i c ，a n d t h ec i t ye x t e n d e d ，t m f ! f i cc o n g e s t i o n ，t r a f f i ca c c i d e n t sr e p e a t e d l yo c c u r , a n dh a v e b e c o m ea n o t h e ru r b a nt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m sd e v e l o p m e n tb o t t l e n e c k t h i sa r t i c l ef r o mt h ef o l l o w i n gf i v ea s p e c t s ，t h r o u g hr e s e a r c ht of r e dt h ec a u s e s o ft h ed e t e r i o r a t i o no ft h es i t u a t i o no fr o a dt r a f f i ce x i t sa n de n t r a n c e st ot h er o a d t r a n s p o r tp h u n i n ga tr e a s o n a b l ep l a n n i n gm e t h o d s 1 、o n ef r o mt h ee n t r a n c er o a da n du r b a np a t t e r n so fr e l a t i o n sw i t ha d d r e s s i n g e n t r a n c er o a da n du r b a nd e v e l o p m e l i t ；i nz i b o ，x t l z h o u ，n a n j i n gt h r e ec i t i e s r e p r e s e n t e d ，p r o v i n gt h ei s s u e 、。 2 、t w oc h a r a c t e r i s t i c ss t a r t i n gf r o mt h ee n t r a n c er o a dt r a f f i co nt h ee n t r a n c er o a d g r a d i n gc l a s s i f i c a t i o n ，t r a l 五cc h a r a c t e r i s t i c s ，p r o f i l i n g a n dt h ee n t r a n c er o a dt r a f f i c s i m u l a t i o na n di n t r o d u c e de n t r a n c er o a dv e h i c l et r a f f i cs u r v e ya n da n a l y s i sm e t h o d s 3 、e n t r a n c er o a dt r a n s p o r tp l a n n i n gt h e o r e t i c a ls u p p o r t i n c l u d i n gi m p o r ta n d e x p o r to fs p e c i f i cr o a dt r a f f i cp r o j e c t i o n s ，i m p o r ta n de x p o r tr o a dc a p a c i t y , s e r v i c e l e v e l s ，c u t t i n gp l a n n i n g 4 、p l a n n i n gf o rt h eu r b a nl a n d s c a p ee n t r a n c er o a d u r b a nl a n d s c a p ee n t r a n c e n 西安建筑科技大学硕士学位论文 r o a dt ot h em a i np r o b l e m sa n dh a v er e a s o n st oe s t a b l i s he n t r a n c er o a dt ot h e o b j e c t i v e sa n dp r i n c i p l e so fl a n d s c a p em a n a g e m e n t 5 、p a r tvi sa ne x a m p l ea p p l i c a t i o np a p e r s i ns e v e r a lc i t i e st r a f f i cs t a t u s ，i m p o r t a n de x p o r tt r a f f i cc h a r a c t e r i s t i c s ，i d e n t i f ys p e c i f i cp r o b l e m s ，a n dt oa n a l y z et h ec a u s e s a n df i n da p p r o p r i a t es o l u t i o n s t o w ne n t r a n c em a di st h ec i t y sc o m p r e h e n s i v et r a n s p o r t a t i o np l a n n i n ga n i m p o r t a n tp a r to ft h ed o m e s t i cr e s e a r c ho nt h ee n t r a n c er o a di ss t i l lq u i t el i m i t e d ，n o t e n o u g ha t t e n t i o ni sp a i d ，t h i si n v o l v e st r y i n g t oi m p o r tf r o ms e v e r a lr o a dd e s i g n e l e m e n t ss t a r t i n gt oi d e n t i f yt h ei m p a c to fr o a dt r a f f i ce n t r a n c e so ft h em a i nf a c t o r s t h a ta n a l y s i s k e y w o r d ：e n t r a n c er o a d ；t r a n s p o r t a t i o np l a n n i n g ；a c c e s sc a p a b i l i t i e s ；l a n d s c a p e - p l a n n i n g 1 1 1 声明 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位己申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有彳i 实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：耆冲 关于论文使用授权的说明 日期：础占、易 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名：孝潍 导师签名：孑彩 日期卯f ；名 注：请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 、绪论 1 1 出入口道路的概念及主要特征 城市出入口道路是指为城市承担出入境和少量过境交通的道路，处于城市道 路和公路之间。城市周围的卫星城镇、风景旅游区、对外交通设施等均需通过出 入口道路来保持与城市各方面的联系。因此，出入口道路具有城市道路和城市对 外交通的双重功能，它必须满足城市对外交通发展的需要，保证城市与其周围地 区的联系，并在城市道路与公路之间起到协调的作用。出入口道路主要有3 种形 式：与郊区公路相连的放射性道路；连接机场、港口等对外交通枢纽的专用路； 连接大城市卫星城镇的道路。 理论上，我们把城市交通区分为市内交通与对外交通两个子系统，因而缺乏 把城市及其周围地区作为一个有机整体的研究，对城市建成区与近郊、远郊、影 响区之间的交通联系研究不多，而这一地带正是城市发展到一定阶段后，变化最 大、发展最快和存在问题最多的区域。在组织上，道路规划管理各自为政的现象 比较严重，缺乏统一的机构来协调出入口道路交通的建设发展和管理。 1 2 国内外研究现状 国内对出入口道路相关交通问题的研究主要在出入口道路交通特点、出入口 道路交通拥堵问题的解决上，而对出入口道路与城市发展的关系、出入口道路总 体布局等方面的研究较少；国外发达国家的出入口道路采用的等级较高，一般都 是快速路的形式，而且其行人与非机动车交通均设有专用道，与机动车交通不会 产生干扰，故其研究方法不同于国内出入口道路。 我国学者郑祖武对中国一些大城市的出入口交通特点做过研究，总结了出入口交 通的时空变化特点。1 、交通量时间分布特性：出入口干道交通量在一年内随季 节不同而变化的幅度小于公路。不同车型随季节变化的情况亦不同。2 交通量纵 向变化特性：出入口干道上的交通量越靠近市区交通量越大，离市区越远则交通 量越小。根据有代表性的观测资料分析，其交通量的纵向变化受城市吸引力太小、 郊区发展水平及沿线土地开发利用程度、周围城镇分布状况的影响。3 交通量方 向不均衡特性。一般公路与城市干道在一定长度内上下行两个方向交通量的分布 大致相等，即使个别路段差异较大，一般亦不超过5 5 。而出入口干道特别是近 城端两个方向的交通量相差很大，一般出城的高峰多发生在早上7 ：0 0 ，入城的 高峰常发生在下午，高峰方向的交通奄占双向交通量的6 0 左右。 西安建筑科技大学硕士学位论文 西方一些发达国家，由于其汽车化水平高，出入口道路在城市对外交通中起 主导作用。出入口道路的交通特征、功能和作用同城市道路、公路的差异不是太 大。但从技术指标附加限制条件( 速度、延误、交通干扰、街道化程度等) 中也 体现了出入口道路的特点和使用要求。在解决大城市郊区公路与市内道路衔接 时，美国和西欧大城市多采取修建快速道路越过市区直接进入市中心，出入口道 路主要以快速路为主，根据具体情况可采取高架或专用道形式引入。 1 3 城市出入口道路存在的问题 许多大城市的出入口道路，都是历史长期遗留下来的道路基础上扩建而成， 没有从城市或城镇体系与交通体系的要求出发，考虑城市性质、规模、经济、运 输发展、路网，对出入口道路进行系统的规划设计。长期以来。对出入口道路的 功能、作用、性质缺乏系统深入研究，特别是与城市用地发展关系研究。近几年 中国不少城市开始将出入口道路纳入城市的总体规划进行分析论证。如北京根据 城市中心区的功能，中心区与卫星城镇客货联系的要求，路网布局和对外交通的 需要，规划多条出入口干道，并对这些干道交通量进行了预测。 随着国内城市发展，横向经济联合的扩大，人们收入的增加以及汽车工业的 发展，城市出入口道路客、货运量的比重将进一步增加，出入口道路在城市中的 作用将日显突出。理论上，我国把城市交通区分为市内交通与对外交通两个子系 统，没有把城市及其周围地区作为一个有机整体进行研究，没有对城市出入口交 通的方向性进行实质研究。在城市建成区与近郊、远郊及影响区之间的交通联系 方面的研究不多，而这一地带正是城市发展到一定阶段变化最大发展最快和存在 问题最大的区域。组织上，道路规划管理各自为政的现象比较严重，缺乏结构等 因统一的机构来协调出入口道路交通的建设发展与管理。绝大多数城市出入口道 路都是一块板形式，大量机动车和非机动车在同一断面上混合行驶，出入口道路 的交通组成比一般公路和城市道路要复杂得多，除了大量的汽车外，还有为数很 多的作为短途运输工具的非机动车，在接近市区还存在大量的行人。这些具有不 同尺寸、不同速度和性能的各种车辆在一起混合行驶容易发生事故，影响出入口 道路的通行能力、车速和服务水平。 国内城市出入口道路存在不少问题，如交通拥挤、事故频发等，究其原因， 大致可归结为以下几个方面：城市出入口道路总体规划布局不合理，线位与出入 境交通流向不吻合，迂回较多；横断面设置不尽合理，人车流混杂；道路等级低， 通行能力不足，服务水平低；吸引出入口交通流的集散源点布局不合理，汽车站 过于集中于市内，未能起到分散组织引导出入交通流的作用；出入口交叉口是交 通流疏散的重要节点，但未对交叉口交通流进行合理组织，交叉口等级较低，立 西安建筑科技大学硕士学位论文 交型式选择不当。当然，出入口道路的许多问题也与城市用地扩张过快，出入口 道路同时成为市区内部道路，承担起城市对外和城市内部交通的双重功能有关。 1 4 研究内容与方法 1 4 1 研究主要内容 本论文研究的内容主要有以下几方面： ( 1 ) 出入口道路与城市关系分析。从城市郊区化入手，探讨城市发展与对外公路 的合理布局，分析出入口道路与城市用地发展的互动关系。在此基础上，研 究对外公路与城市合理的连接形式，提出出入口道路总体布局的思路与方法， 并以几个典型城市出入口道路布局为例，阐述影响出入口道路布局的诸多因 素。 ( 2 ) 大城市出入口道路规划设计研究。在属于宏观层次的出入口道路总体布局限 定与指引下，探索具体的、微观层次的出入口道路规划设计方法。通过对出 入口道路的构成与交通特征分析，提出出入口道路线位规划方法、横断面布 设方法。同时，对出入口道路通行能力确定与服务水平划分并结合其特点进 行具体探讨。 ( 3 ) 与出入口道路相关的景观整治规划。 ( 4 ) 两个具有代表性的城市西安和山东淄博出入口道路交通存在问题与改善。通 过对这两个城市出入口道路交通现状分析，结合出入境及过境交通的特点， 提出出入口道路交通的改善方法。 1 4 2 主要研究方法 ( i ) 理论分析与实例论证的方法： ( 2 ) 宏观与微观相结合的方法； ( 3 ) 定性与定量相结合的方法； 参考文献 ： 【1 】王纬，过秀成交通工程学( m ) 南京：东南大学出版社，2 0 0 0 【2 l 李春梅，陶雷平城市出入口景观设计初探f j 】中国园林，2 0 0 1 【3 】郑祖武现代城市交通( m ) ，人民交通出版社，1 9 9 8 【4 】肖秋生，徐慰慈城市交通规划，人民交通出版社，1 9 8 9 西安建筑科技大学硕士学位论文 出入口道路的交通特性研究 2 1 出入口道路的等级分类 出入口道路主要有三种形式：与郊区公路相连的放射性道路；连接机场、港 口等对外交通枢纽的专用道路；连接大城市卫星城镇的道路。 出入口道路起着连接城市道路与公路的作用，其道路与交通特性具有渐变 性。总体上又可分为：市区型( 近城端) 出入口道路、郊区型( 远城锻) 出入口道路 这两种类型。 从交通功能分析，城市出入口道路应划分为不同层次，对应服务于区域交通 ( 省际) ，区间交通( 市、地际) 及区内交通( 区、县际) 等，并根据交通流的大小， 相应配置城市出入口道路等级，以适应城市发展的需要。 依据市区型出入口道路在公路与城市连接中的作用和地位，结合城市道路的 等级分类，分为三个等级标准：快速路、主干路、次干路。建议市区型出入口道 路的等级标准不要低于次干路。 依据郊区型出入口道路在公路与城市连接中的作用和地位，采用公路的等级 分类，分为五个等级标准：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公 路，以利于与公路的衔接。为了适应未来对外交通需求，建议郊区型出入口道路 的等级标准不要低于三级公路。 2 2 出入口道路交通特性 为了弄清城市出入口道路的交通特性，对几个代表性的城市西安、南京、徐 州、淄博等进行了调查了解，经汇总分析，城市出入口道路( 高速公路引道除外) 主要具有下列交通特性： ( 1 ) 机动车辆构成复杂。城市出入口道路上行使的车辆，兼有公路和市内交通的 特征。从大型拖挂车、铰接车、拖拉机、大客车、小公共汽车、出租车到摩 托车，车型应有尽有，车辆的动力特性差异较大，超车现象常见。 ( 2 ) 非机动车和行人对机动车形成侧向摩擦。城市出入口道路上的非机动车通常 有自行车、人力三轮车和板车。板车有人力和畜力两种，自行车搭人、搭载 超高和超宽物体现象常见。非机动车和行人常混行于机动车道外，且行进路 线扭曲多变，受道路标线约束小，因此对机动车形成侧向挤压与摩擦，严重 影响机动车的行使速度。 ( 3 ) 非机动车和行人横向穿越道路。由于非机动车种类繁多，加上城市出入口道 4 西安建筑科技大学硕士学位论文 路是交通管理的薄弱区，行人和非机动车辆随意穿越道路现象普遍，穿越以 个体多，且分散，穿越道路所需时间差别较大，使机动车驾驶员较难准确判 断穿越所需间隙，因而容易造成交通事故。 ( 4 ) 交叉口机动车争抢穿越。城市出入口道路上的交叉口，一般无信号控制。与 市区相比，该种道路上驾驶员素质参差不齐，有的素质相当差，因此，交叉口处 相互抢穿现象严重，尤其是与一般路相交时，支路车辆强行穿过率达1 4 左右， 当交通量较大时，交叉口极易出现堵车现象。 ( 5 ) 道路趋于街市化，城市出入口道路地处城郊结合部，道路两侧零星地分布一些 商店、市场等较大的客货集散场所，交通管理的薄弱区与敞开的道路环境， 使得这些通过集散场所的道路普遍出现街市化趋势，因此这些地方易形成“瓶 颈”而降低道路通行能力。 2 3 出入口道路特征分析 2 3 1 基本性质 一、过渡性。随着出入口道路与市区距离的增加，交叉口减少，交通干扰减 轻，行车速度增高，道路交通流逐渐由间断向连续流过渡。 ，1 二、集散性。现代城市有很强的吸引力和凝聚力，同时也有很强的辐射力， 吸引和辐射周围地区，使得大量客流、货流从各处汇集到城市。通过与城市的交 流，又由城市向四周扩散出去。这一集中与扩散过程而产生的交通流大多由出入 口道路来承担，出入口道路是城市集散客货流中重要的环节。因此出入口道路交 通流具有明显的集散性。 三、开放性。由于出入口道路具有集散客货流的性质，必须接受沿线或附近 地区聚集的人车流，因此出入口道路不能严格控制出入，通向它的沿路横向支线 不能完全封闭。这一开放特征给交通管理、规划设计带来一定的难度。 四、发展特性。现在的出入口道路，随着城市用地的扩张、城市规模变大， 有可能成为未来的城市道路。出入口道路规划布局不当，将严重影响城市未来的 发展、布局与改造。 2 3 2 功能特性 城市出入口道路既担负这部分具有公路性质的长途运输，同时也担负着城市 与郊区之间、城市与卫星城镇之间、工业区与其他对外交通设施之间短途客货运 输，即通行地方性车辆，又通过境车辆。 西安建筑科技大学硕士学位论文 2 3 3 环境特性 出入口道路两旁的土地开发程度比郊区公路高，但比城市道路低。 2 3 4 交通流特性 一、交通组成特性。公路交通组成中，大、中型车占的比例很高，是主导车 型；城市交通组成中，小型车占有绝对的优势；出入口道路交通组成中，小型车 仍占主导地位，但大、中型车占的比例比较高，而且各车型所占百分率随距市区 远近而变化。 二、交通纵向变化特性。出入口道路上的交通量越靠近市区交通量越大，离 市区越远则交通量越小，根据上海、徐州、淄博、南京等城市出入口干道交通量 的观测统计资料，表明出入口干道交通量沿纵向变化迅速，从近城端至远城端交 通量依次下降、且幅度较大。出入口道路交通量的纵向变化受城市吸引力大小、 郊区发展水平及沿线土地开发利用强度、卫星城镇分布状况的影响，交通专家郑 祖武提出以下交通量纵向分布的数学公式。 虬一n o 。e 一4 。+ 式中：x 一距出入口道路近城端的距离 n 一出入口道路近城端处的交通量 n ，距出入口道路近城端x 公里处的交通量 口，芦交通量纵向分布参数，可通过三个以上断面交通量观测和回归分 析的方法求得。 三、交通量方向不均衡特性。一般公路与城市道路上下行两个方向的交通量 分布大致相等，有时也呈现出方向不均衡性的特点，但大致不会超过5 5 5 。而 出入口道路特别是近城端两个方向的交通量相差很大，方向不均衡系数有可能达 到6 0 0 9 6 以上。这是由于出城与入城交通量的高峰时间不是同时出现。一般出城 交通量高峰发生在上午，而入城交通量高峰发生在下午。 四、交通量的时间分布特性。出入口道路交通量岁时间分布，与城市道路相 比，趋于平稳、变化幅度小。 2 4 出入口道路的交通模拟 2 4 1 建模基础 本文为研究城市出入口道路服务水平的划分，除考虑到上述交通特征，模拟 6 西安建筑科技大学硕士学位论文 还基于下列条件： ( 1 ) 道路为双向四条机动车道，一块板断面，没有人行道。 ( 2 ) 机动车道外侧有3 5 m ( 含硬路肩、单向) 宽度供非机动车和行人行走。 调查表明，通过给定车道某一断面的车辆数与道路条件、机动车组成、非机动车 及行人侧向摩擦、横向干扰、来车强度等因素有关，经简化，有下列数学表达 q = f ( x l ，x 2 ，x 3 ，x 4 ，x 5 ， ，v ) 式中，q 是通过给定车道某断面的车道数，v e h h ；x 。，x ：，x 。，x 。，x 。分别 表示道路条件( 如纵坡、路面类型、机动车组成、非机动车和行人的侧向摩擦、 横向干扰( 非机动车和行人横向穿越) 、交叉口影响( 主要是机动车强行穿越) ； 九和v 分别是上游来车强度( 单位时间内到达的车辆数) 和速度。 2 4 2 模拟思路简介 在设定的模拟路段上，有多种类型的机动车，每种车都按各自的期望速度 上游驶入模拟路段，因各种车型速度不同，总会出现跟进的情况，一旦条件满足 即发生超车，紧跟着的后车将加速行驶补上空当，然后又匀速行驶或寻机超车， 如此循环下去，直至车辆驶出模拟路段才解除对车辆的跟踪扫描。 在上述模拟过程中，路段上设有观测断面，通过改变道路条件与交通条件， 可以模拟出各种条件下通过观测断面的车辆数( 交通量) 、路段平均密度、平均 车速等指标，因此，可全方位地掌握各种条件下城市出入口道路上的交通流特性。 2 4 3 系统模拟模块的构造 本文模拟有下列条件：机动车到达、行人和非机动车到达、超车开始、超车 结束、穿越开始、穿越结束以及机动车驶出模拟路段。因所考虑的事件较多，模 拟采用事件表达，设计主控模块如图2 1 。 7 西安建筑科技大学硕士学位论文 图2 1 系统模拟模块 2 5 出入口道路交通量预测 交通量是出入口道路规划与设计的基本依据，在出入口道路规划中，交通量 预测是确定道路等级规模及合理布置沿线交叉口型式的基础，对线路的规划走向 有一定的影响。从出入口道路规划的基本程序来看，城市市内外交通调查、社会 经济发展、城市土地利用、城镇体系分布、客货流集散点等情况的分析研究及出 入口交通现状分析与评价是规划的基础，对出入口道路交通量的预测是规划设计 的关键之一。交通量的预测准确与否，对出入口道路规划与设计的影响比较显著。 比如忽略了某一方向出入口交通量的增长，势必在该方向出入口道路上造成堵塞 拥挤，影响城市功能正常的运转。 出入口道路交通量预测所需考虑的因素与公路和城市道路不尽相同。城市出 入口地段是城市对外交通的门口和咽喉，城区、近郊区和远郊区的各种社会、经 西安建筑科技大学硕士学位论文 济活动都将对它产生较大的影响，其交通量与城市国民经济发展水平，人口数量 及其分布，土地利用情况，车辆拥有数量和增长速度，产业的结构布局和产值， 城市性质、规模，工业区、居住区及火车站、机场、码头等交通枢纽的分布，市 郊工业发展情况及市郊道路网布局特点等有关。 出入口道路主要是径向和环向道路，根据这个特点预测的方法可分为两种： 单向预测方法；基于对外机动车0 d 调查的四阶段预测法。前一种方法适用于径 向道路交通量预测，后一种方法适用于环向道路交通量预测。基于出入口o d 调 查的四阶段预测法比较复杂，它考虑了城市内部交通对环路的影响，需要详实的 交通数据，过程较复杂，适用于远期预测。 2 5 1 单项预测法 a 、单项预测法基本原理 ( 1 ) 惯性原理 出入口道路交通需求随区域社会经济活动而产生，交通量的发展变化由小到 大往往也表现为延续不断的惯性过程。根据这种基本性质，通过研究出入口道路 交量发展变化的历史规律与现状特点，可以延续推测其未来状态。惯性原理是运 用趋势外推法预测出入口道路远景交通量的理论基础。 ( 2 ) 相关原理 出入口交通是城市对外经济联系和促进区域内经济发展合作的基本保障，同 时也深受城际间社会经济活动强度的影响，交通量与城市间的社会经济联系强度 表现为定的因果关系。 ( 3 ) 类推原理 具有基本相同特性的事物，其发展变化规律往往近似。在预测对象未来变化 状态难以把握时，可以根据同类事物的发展规律进行类推预测。通过不同城市规 模、性质和发展阶段的城市出入口道路交通运输量分析类推，可以得到同类城市 的相关交通量指标。 b 、单项预测法的基本程序 根据交通量预测所需指标和可能选用的预测方法，把有关的历史和现状资 料、数据尽可能收集齐全，在此基础上进一步分析、整理、去伪存真、统一标准 化，整体成各种数据样本。然后再根据交通量历史变化的基本特点与规律选择适 宜的预测方法，建立多种定量预测数学模型，真实模拟交通量本身变化及与有关 经济变量问的数量关系，作为预测未来交通量的基础。在选择预测方法建立模型 时，应注意这几点：资料的完整、可靠性；模型标定的难易程度；在条件允许下， 应选择两种以上方法同时进行预测，以利于比较并选择合理结果。在进行交通量 西安建筑科技大学硕士学位论文 预测时，又是无法一次取得合理、满意的结果，这就需要分析预测失败原因，进 行调整直到得出满意结果。出入口道路交通量预测基本程序如图2 2 所示。 图2 2 交通量预测程序图 c 、单项预测的模型建立 单项预测法在预测过程中直接以历史交通量为应变量进行预测，主要有如下 几种预测模型。 ( 一) 指数平滑法。主要有二次指数平滑法、三次指数平滑法。 二次指数平滑法：以相同的平滑系数n 对交通量时间序列x 。，x ：，一。 进行两次平滑修匀，使交通量长期趋势更清楚的显示出来，然后根据两次平滑数 列建立线性预测模型。 1 0 西安建筑科技大学硕士学位论文 二次平滑数列生成方法如右：s 。匕s 舟x 。 s 冬d s 。+ ( 1 一n ) s t _ i 2 式中，s 。l - 第t 年次平滑数列值；s 。2 _ - 第t 年二次平滑数列值； 平滑系数；t 一时序数，t = l ，2 ，- - m ； a 取值应在( 0 1 ) 间。经过比较均方差或平滑预测值与实际值的平均绝对误差 大小，选择误差最小的a 为建立二次指数平滑预测模型的合理值。 二次平滑预测模型：y t + t = a 。+ b 。t 式中：。= 2 s 。1 - - s t 2 ；b 。= ，t 为自t 时起来未来要预测的时序数。 当历史交通量构成的时间序列里非线性增长变化趋势时，常用三次指数平滑法进 行远景交通量预测。 首先，选取一个平滑系数n 按下式逐步计算各次平滑结果。 s 0 1 = s 0 2 = s o = x l s 。1 = q s 。1 + ( 1 一a ) s 。一。1 ( i = l ，2 ，3 ) 其次，根据三次平滑结果按下式模型系数建立三次指数平滑预测模型。 45 3 研一3 $ + s te 2 面芒嘉【( 6 5 口) 。s 一2 ( 5 一铀) 酃+ ( 4 - 轮) ? 簧】 q ；菇再( 譬埘? + s , b 预测模型： k ，= 4 + e r + g r 2 ( 1 ) 灰色系统法 g m ( 1 ，1 ) 模型 设n 年历史交通量数据为x ，o ，x 。2 ，一- x o ，将不同年份x o 累加得到新的数列x 1 ， 根据此数列可以建立白化形式微分方程，并解得伽( 1 ，1 ) 模型。 首先求解发展灰数a 和内生控制灰数n ，组成待估参数相量a 。 a 一【：】l p 7 b ) “b 7 k k - 【x f ，掣，鼍】 b 一 7 1 五，i + 雹) 1 7 1 “：i + 墨) 1 一昙腰：一，+ z ) 1 西安建筑科技大学硕士学位论文 g m ( 1 ，1 ) 模型标定如下： g m ( 1 ，1 ) 模型精度检验： 坩十? 一争“+ 詈 s o = 墨一 c 。量 1n 贾。一寺x ? 臼 矿一专薹印 p t i f j 。i - 0 6 7 4 5 s o ) 求出s 。，s 。后进行方差比c 与小误差概率p 的计算分析。只有达到预测精度 要求的模犁才能用以预测远景交通量。 表2 1g m ( 1 ，1 ) 模型预测精度等级划分 p 值c 值预测精度等级p 值c 值预测精度等级 0 9 5 o 7 0 0 6 5 勉强合格 0 8 0 0 6 5 2 5 2 基于对外机动车分布的预测法 基于对外机动车o d 分布的预测法的步骤与过程主要如下：通过对外机动车 现状o d 调查，并进行整理分析和0 d 扩样，得到对外机动车基年0 d 分布矩阵， 结合市区机动车基年0 d 分布矩阵，将两个矩阵加以有机合并，得到全区域基年 机动车o d 分布矩阵；通过预测规划年机动车o d 产生量与吸引量，结合全区域基 年机动车0 d 分布矩阵，运用交通分布模型即可生成全区域机动车0 d 分布矩阵； 最后在规划年出入口道路路网上运用交通分配模型进行分配得到出入口道路交 1 2 厚厚 西安建筑科技大学硕士学位论文 通量预测值。由以上的步骤简述可知，此种预测法采用了一般交通量需求四阶段 预测法即出行生成、出行分布、交通分配，对外机动车o d 的生成与分布是预测 过程的基础，故本节的重点主要放在对外机动车基年与规划年o d 生成与分布上。 a 、对外机动车0 d 调查 对外机动车0 d 调查项目包括以下主要内容：现状出行分布：统计对外机 动车所载旅客、各种货物以及对外机动车的出行0 d 量等。平均载客量、载货 量：统计计算各种机动车平均载客量、载货量。城市对外机动车0 d 是城市交通 需求预测的一项最基础的资料，通过出入口机动车0 d 调查分析，可以反映出城 市对外交通及过境交通的基本特性，得出对外机动车0 d 现状分布。 ( 1 ) 基础调查 通过城市对外机动车o d 调查，要获得的基本信息为车辆出行的起点、讫点、 车型、通过时间等。目前，最为常用的调查方法是路边拦车询问法。但由于大城 市地理区位的特点，出入口道路交通十分拥挤，车辆速度快，如果采用路边拦车 询问法，容易造成交通堵塞甚至交通事故。基于此，可以考虑采用不影响交通秩 序、且相对比较安全的记录车牌照法。 记录车辆牌照法，即在城市出入口和城市内部主要路段设置调查点，由各调 查点记下通过该调查点的车辆的末尾几位数字( 一般只记后4 5 位数字) 车型 及通过时间。在记录车辆牌照的同时，进行交通量预测，以便数据校核和 o d 扩 样。 根据记录车辆牌照法的基本原理，城市对外机动车o d 调查点设置原则是： 每个出入口设置一个调查点；城市内部调查点的设置，应选取对外和过境交 通较大的典型路段，且与交通小区的划分一致，即每个小区至少包含一个o d 调 查点。各调查点路段两个方向的每个车道安排2 名调查员分别记录车辆牌照和交 通量。 由于记录车辆牌照法的调查工作强度较大，一般不需要全日调查，只需要进 行早高峰和晚高峰各3 h 的调查。另外，在主要出入口进行2 4 h 交通量预测，以 便将高峰小时o d 扩样为2 4 h o d 。同时该调查法所要设置的调查点较多，工作量 特别大，对调查员的要求比较高。因此，一般是在城市规模较大且城市出入口交 通量特别大，路边询问调查法无法实施时采用。 ( 2 ) o d 扩样 由于城市出入口交通量一般都比较大，且车速较快，在实地调查时一般无法将 所有通过调查点车辆的牌照及通过时间全部记录下来，其有效信息只是部分通过 车辆的车牌号和车型，调查所得的数据只是抽样o d 。因此，需要将调查所得的 抽样o d 扩样为全样0 d 。 西安建筑科技大学硕士学位论文 在0 d 调查原始数据中，同一车辆牌照可能在若干个调查点出现，这就是说， 车辆在出行过程中被几个调查点同时观测到了，但一般认为在一个调查时间段 内，车辆出行次数不超过1 次，即在原始调查数据中存在重复数据，如表所示。 因此，必须去除这些重复数据，将各调查点中相同的车辆牌照一一对应，才可获 得较为准确的抽样0 d 。 在一般叻调查数据处理时，如路边拦车询问调查，只需根据各0 d 调查点的交 通量观测结果确定抽样率，即可将调查的抽样0 d 扩样为各点全样0 d ，这其中只 涉及到单点扩样的问题。而对采用记录车辆牌照法o d 调查数据进行处理时，其 数据扩样涉及到所有调查点，但由于各个调查点的实际情况不尽一致，其实抽样 率均不相同。因此，其数据扩样不能简单地根据各调查点的抽样率确定。 根据上述o d 调查原始数据处理结果和交通量观测数据统计结果，可以获得交 通区i 和j ( 对应于调查点i 和j ) 之间的抽样0 d 分布量为o d 。，以及i 区、j 区 0 d 扩样系数k 。，k ，( 即调查点交通量和该点抽样0 d 总量的比值) 。根据0 d 分布 特性，考虑到i 区、j 区之间0 d 分布扩样与i 和j 点均有关系，其扩样系数k 应该介于i 区和j 区各自单独的扩样系数k 。，k j 之问。因此应该综合考虑i 区和 j 区的抽样情况进行扩样。 现假设k ，k j ，根据代数定理，则有k i i 2 ( k l + k ，) k j 。因此，我们可以设 定初始k i 1 2 ( k i + k ，) ，据此，可以建立下列模型： o d ，j = 0 d t j i 2 ( k i + k ，) 用上式计算出的o d ，一般不会满足交通分布的基本约束条件： 其中q 。、q ，分别为i 调查点和j 调查点的调查交通量。因此，需要进行反复 迭代计算，即经第一次计算0 d 。之后，得 再用下式计算第二次近似值 0 d i j l = o d i j 1 2 ( k i l + k j l ) 如此反复计算，直到k ，1 、k ，1 收敛等于或接近1 为止。至此，已经得到扩样后 的各交通区之间的0 d 分布矩阵，即为城市交通规划所需的出入口机动车0 d 基础 资料，是下一步交通分析预测的前提。 b 对外机动车o d 生成与分布 ( i ) 交通小区划分与现状o d 表生成 市区交通基年0 d 表：依据土地利用、社会经济特征等将市区划分为a ， a 2 ，an l 共n 。个交通小区，经过交通调查、分析与整理，生成市区交通基年 o d 分布矩阵a n 。r 1 ，如表2 2 所示 1 4 西安建筑科技大学硕士学位论文 表2 2交通小区划分与现状o d 表( 1 ) d 0s 岫发生量比例 q ，口2 ，口 q 口2 - i a m 。 & 。- 0 。t s u m k 1 0 0 吸引量比例 1 0 0 对外交通基年o d 表生成：以市区为基本交通小区单元记为w 。，且w 。= 孓q ， 同时依据社会经验及交通规划等因素将所考虑的整个对外交通影响区域划 分为n ：个交通小区，经过交通调查、分析与整理，生成对外交通基年o d 分 布矩阵w n 。n 。，如表2 3 和2 4 所示。 表2 2 交通小区划分与现状o d 表( 2 ) d o w l 屹，： s u m 出境交通 w 1市区交 瓦o ：一1 ) 通发 w 2 w 3入境交过境交通 生 通 g ( 叫) x 慨一u l 曩 2 啪 量 w “ s u m y 表2 2 交通小区划分与现状o d 表( 3 ) j d d s u m 口l ，口2 ，h ： q a 2 出境交通发 市区交通 山：- 1 ) ： a 、 生 w 2 量 w 3 入境交通过境交通 ： 一啦g ( j 1 2 一m ( 一1 ) s u m吸引量 为了得到出入境及过境交通现状0 d 表，必须把市区内部交通0 d 表和对外交 通基年o d 表结合起来，即必须把上述两张0 d 表合成为一张o d 表，如表3 7 所 西安建筑科技大学硕士学位论文 示，包括市区交通矩阵a n 。n 。、过境交通矩阵g ( n 。- i ) x ( n