交通分析及预测

第三章 交通分析及预测交通分析与预测是道路建设项目前期工作的重要内容，研究工作是在交通调查的基础上，通过对道路运输交通现状与交通流运行特征的研究，分析项目影响区域的交通发展水平和分布状况，结合社会经济预测，运用道路建设项目可行性研究常用的技术和方法，预测设计年限道路交通量的发展水平，为确定建设项目的技术标准，建设规模和项目经济评价提供重要的依据。3.1.预测方法与交通分区3.1.1 预测方法本次研究采用国际上通用的“四步骤”交通预测模型。该模型作为一种比较成熟的技术，在北京、上海等诸多个国内外城市的交通模型开发中得到广泛应用，具有较高的可靠性。“四步骤”模型包括交通生成模型、交通分布模型、方式划分模型、交通分配模型等四部分子模型，这四部分子模型既确定了“四步骤”模型开发的先后顺序，也是“四步骤”模型最主要组成部分。本次研究应用美国Caliper公司开发的TransCAD软件建立“四步骤”模型，该软件与GIS完美结合，在国内交通规划、道路设计、公交规划等领域有广泛的应用。图3-1 四阶段法交通需求预测3.1.2预测思路交通运输的增长是与经济发展密切相关的，拟建项目未来年交通量预测将以机动车起讫点（OD）调查为基础，通过分析社会经济与交通运输两者之间的关系，研究客货流量、流向特点，参考历年交通量调查资料、民用汽车保有量以及公路客货运输量，在预测社会经济发展的基础上，采用国际上通用的“四阶段法”进行交通量分析预测，即：社会经济预测，集中、发生量预测，分布交通量预测和交通量分配预测。本报告对远景特征年的发生、集中交通量采用增长率法进行趋势预测，增长率的确定采用弹性系数法；分布交通量预测采用FRATAR法预测；交通量分配采用以行程时间、距离和收费为阻抗的有容量限制增量加载分配法。根据交通部颁布的公路建设项目交通量评价方法，交通量预测一般先建立模型，包括：社会经济发展和交通运输模型、交通生成模型、交通分布模型、交通分配模型等，采用定性与定量相结合、区域范围宏观考察与局部范围微观分析相结合、工程措施与管理措施相结合的综合研究方法，提出切实可行的交通组织方案。然后对这些模型的系数进行回归标定。图3-2 技术路线框图3.1.3交通分区本次研究根据分析需要，将研究区域分为10个交通区，交通区划分见下图。图3-4 交通区划分图3.2 交通需求模型3.2.1出行生成模型（1） 产生模型其中：i小区出行产生总量；：i小区基于家工作出行产生量；：i小区基于家上学出行产生量；：i小区弹性出行产生量；（2） 吸引模型其中：i小区出行吸引总量；：i小区基于家工作出行吸引量；：i小区基于家上学出行吸引量；：i小区弹性出行吸引量；（3） 基于家工作出行产生及吸引量其中：交通小区i的就业人口数；：单位就业岗位上班出行率；：i小区所属特征区f的基于家出行产生区域系数，1.2；：交通小区i的l类用地上的就业岗位数；：l类用地上的单位就业岗位基于家工作出行吸引率；i小区所属特征区f的基于家出行吸引区域系数。（4） 基于家上学出行产生及吸引量上学出行吸引取决于中小学在交通小区系统中的分布及教职员工数。在缺乏有效资料的前提下，采取如下模型：其中：交通小区i的就学人员数；：就学人员上学出行率；：l类用地上的单位就业岗位基于家上学出行吸引率。（5） 弹性出行产生及吸引量其中：弹性出行总量；：交通小区i的人口数；：l类用地上的单位就业岗位基于家其它出行吸引率。（6） 模型参数取值表3-1 出行率取值表用地性质基于家工作出行吸引基于家上学出行吸引弹性出行吸引居住0.030.500.02工业1.0500.05行政办公科研1.1500.14商业金融1.1004.40医疗卫生1.000.054.50文娱体育1.100.0615.88仓储1.0500.05市政设施0.0300.06对外交通1.0000.60特殊用地1.0500.06（7） 货车产生及吸引量研究项目是主要服务于工业和港口地区的货运联系通道，研究过程中单独对货车产生情况进行预测。货车产生与工厂港口货运规模、配送方式选择、工业形式等众多因素相关，本次预测采用单位生成量产生率法，公式如下：GV=Goods*gf其中：GV：货车产生量；Goods：工厂或港口生产货物的规模；Gf：单位货量生成的货车数。3.2.2 出行分布模型（1） 模型的构成分基于家工作出行、基于家上学出行、弹性出行、货车出行四种出行目的分别进行模型的标定。（2） 模型表达式其中：M：出行目的；：i小区到j小区之间目的m的出行量；：i小区目的m的产生量；：j小区目的m的吸引量；：i小区和j小区之间的目的m的交通阻抗；：i小区相对于j小区的目的m的社会经济调整系数；：调整系数。其中：i小区和j小区之间出行时间（单位：分钟）；：目的m的待定系数，其值如下表出行分布参数表 表3-2参数基于家工作基于家上学弹性出行货车出行0.1750.1020.1180.313.2.3 方式划分模型（1） 出行方式分类由于货车已经单独预测，这里的出行方式主要指客流方式，包括步行、自行车、公共交通（含常规公交、轨道交通）、摩托车、出租车、其他客车（含私家小汽车、大客及单位小轿车）。（2） 关于交通结构的几点假设l 城市居民个人出行行为具有相对的稳定性，引起居民出行方式改变的主要原因是居民本身的经济地位或各交通方式的相对竞争力变化。对于特定的居民，若其经济地位不变，各交通方式的相对竞争力也不变，则认为该居民将维持原有交通出行方式。l 城市道路的增长落后于城市机动车的增长，未来的城市居民对私人机动车交通的需求只能是受供给制约下的需求。具体：当机动车拥有量在道路设施的供给能力内时，城市居民乘用非公交客车（包括私人小汽车）出行的量取决城市非公交客车拥有量；当机动车拥有量超出了道路设施的供给能力时，城市居民乘用非公交客车（包括私人小汽车）出行的量受制于道路设施的供给能力；在机动车交通拥挤情形下，大力发展公共交通的客运模式将促使部分私家小汽车、出租车及摩托车出行向公交转移。（3） 步行影响步行出行的主要因素是出行距离，合适的步行距离内，步行出行比例的选择随距离的增大而下降：其中：两个交通小区之间选择步行出行的概率；：两个交通小区之间步行出行距离(公里)；：调节系数，作用是保证步行在未来城市居民出行结构中合理的比例范围。（4） 摩托车交通规划期双流县地区限制摩托车，鉴于当前仍较多使用摩托车，近期预期摩托车方式占出行总量的15%，远期没有摩托车方式。（5） 自行车、公共交通、其它客车其中：选择交通方式m出行的概率；：交通方式i的出行费用。 自行车的费用函数主要为行驶时间费用。公共交通的出行费用包括到、离站步行时间费用、候车时间费用、车内时间费用、换乘费用以及公交票价。其他客车的费用为行驶时间费用和车辆运行成本（燃油费等）之和。不同时间转化为费用的权重为：自行车行驶时间1.5，公交到、离站步行时间3.0，公交候车时间2.0，公交换乘时间费用2.0，普通公交车内时间1.5，其他客车车内时间1.0。3.2.4 交通分配模型本次研究的重点是本项目断面及交叉口交通流量特征数据，公交模型不是本次研究的重点，因而本节重点介绍机动车分配模型。（1） 机动车延误函数根据国内一些城市进行的车速调查，路段上的机动车延误可用下列公式表达：式中：Tij:机动车路段行驶时间（分钟）；L:路段长度（公里）；Sov:机动车初始速度（公里/小时）；Sf:当路段机动车饱和度（即Vv/Clink）为1.5或以上时机动车行驶速度（公里/小时），即假定的最低行驶车速；Vv:路段机动车流量（PCU/小时）；Clink:路段机动车通行能力（PCU/小时）；CLink=C0.Ln.K2.K3.K4.K5C0:路段基本通行能力（PCU/小时/车道）；Ln:机动车车道数；K2:车道宽修正系数；W:一条机动车道的宽度；K3:自行车干扰修正系数；机非分隔道路：K3=1.00机非混行道路：Wb:自行车道的宽度；Wv:机动车道的宽度；K4:道路用地环境修正系数，用于考虑人流干扰；K5:城市区位修正系数，用于考虑人流干扰；Sov、Sf、C0的采取值为：路段机动车延误函数的参数取值表 表3-3项目道路类型Sov（公里/小时）Sf（公里/小时）C0（PCU/小时/车道）高速公路65151500快速路主路65151200主干路：机非分隔5012900主干路：机非混行4512800次干路：机非分隔4510800次干路：机非混行4010700支路：路面宽15米以上356600支路：路面宽1215米306550支路：路面宽912米256500支路：路面宽9米以下206450K4的采取值同自行车路段延误函数中的K2。（1） 机动车在交叉口的延误 根据机动车交叉口延误调查，机动车在平面交叉口的延误可用下列公式表达：式中：Tj:机动车在路段前方交叉口j上的延误（分钟）；Vv:节点i到j路段上的机动车流量（PCU/小时）；Vb:节点i到j路段上的自行车流量（辆/小时），其换算为小汽车的换算系数取0.2；C0:交叉口进口道机动车通行能力（PCU/小时/车道）；SLn:交叉口进口道机动车车道数；K:在路段前方交叉口的绿信比；交叉口绿信比调整系数表 表3-4道路等级主干路次干路支路主干路50%60%70%次干路40%50%60%支路30%40%50%（2） 机动车分配模型分配内容出租车、单位小客车、私人小轿车、大中客车、摩托车、小货车、大中货车、出入城客车、出入城货车、过境客车、过境货车。模型应用时段高峰小时出行矩阵转换全日出行OD矩阵向高峰小时OD矩阵转换时，取高峰小时系数如下：各车型高峰小时系数表 表3-5车型高峰小时系数车型高峰小时系数出租车0.08大中货车0.08单位小汽车0.1出入城客车0.08私人小轿车0.1出入城货车0.08大中客车0.1过境客车0.08摩托车0.1过境货车0.08小货车0.08模型类型多模式平衡分配模型3.3 交通需求预测3.3.1 人口、就业（1） 人口根据双流县城市总体规划（2008-2020），2020年县域总人口为140万人。根据双流县经济开发区控制性详细规划，到2030年，双流县西航港工业区产业园为20万人左右。（2） 就业就业岗位是除人口外的另一个重要交通源。就业岗位分布关系到整个城市出行空间分布，进而影响交通设施的供给需求。根据规划，城镇登记失业率控制在1.9%以内，城镇新增就业和农村劳动力转移就业不断增加。3.3.2 出行生成预测根据前面的模型测算，到2020年双流县日均总出行量约62万人次，其中机动化出行约43万人次。3.3.3 出行分布预测运用重力模型，结合路网广义费用模型，进行出行分布预测，得到2022年和远景年双流县交通需求空间分布。3.3.4 方式划分预测方式选择模型用于分析和预测个体或个体组群在进行某种类型的出行时，对不同交通方式的选择。一般说来其目的是预测各出行方式所占的份额或出行量。根据车辆拥有模型（Car Ownership Model）、各交通方式综合费用模型（Generalize Cost Model）等基础数据，建立交通方式选择模型。3.3.5 交通分配交通分配模型用于估算路网上的交通流量，用于分析道路交通运行状况，也是交通需求预测的终极目标之一。考虑城市宏观交通模型不适宜研究交叉口交通流量。本次研究从双流县整体模型中分割出本项目最为研究对象，做进一步研究。3.4交通模型3.4.1 道路路段交通量预测分析。道路项目路段预测流量及饱和度见下表。表3-6 交通量预测表国波一路预测机动车流量及饱和度年份年平均日交通量高峰小时交通量饱和度pcu/dpcu/h2013671 74 0.1020181141 125 0.1720232014 221 0.3020283424 376 0.5120324633 509 0.69国波二路西段机动车流量及饱和度年平均日交通量高峰小时交通量饱和度pcu/dpcu/h2013806 89 0.1220181007 111 0.1520232148 236 0.3220283357 369 0.5020324834 531 0.72国波二路东段机动车流量及饱和度年份年平均日交通量高峰小时交通量饱和度pcu/dpcu/h20135359 589 0.1120187795 857 0.16202315103 1660 0.31202823873 2623 0.49203234592 3801 0.71第五章 工程方案设计5.1 道路工程设计本项目全部为新建道路工程，其总体走向符合天府新区规划确定的西航港大道南延线道路建设工程 的规划选线。道路平面线形为西航港工业集中发展区控规所确定，故本次可行行研究报告不再对线路走向进行比选。5.1.1建设规模航空港大道南延线道路工程位于双流县西航港工业集中发展区。航空港大道南延线设计起点为华牧路，终点为4.5环，道路全长1786.483m，工程实施范围详见道路平面图，红线宽度40米，属市政规划道路。路面采用沥青混凝土路面。全路段附属构筑物为4座管涵、1座盖板涵。设计内容包括：道路工程、雨污水工程。主要工程数量如下表所示：表5-1 主要工程数量表工程项目单 位数量路线长度米1786占地平方米71460路基挖方立方米93924.907路基填方立方米73678.356路面平方米50764.71人行道平方米12701.184清表立方米55681.2绿化工程米1786道路照明米1786交通设施米17865.1.2主要技术标准本项目技术标准的选择，根据城市道路网规划、项目的使用任务、功能和定位，项目所在地的自然环境、社会环境、交通量预测结果，按照国家颁发的相关技术标准、设计规范的要求来确定。1.标准规范道路部分以建设部颁发的城市道路设计规范(CJJ 37-90) 为主要依据，同时参考交通部2004年3月颁布的公路工程技术标准（JTG B01-2003）、公路路线设计规范（JTG D20-2006）、交通工程手册、公路通行能力研究以及（HIGHWAY CAPACITY MANUAL 2000）中的有关规定。市政管线部分按照相关专业的专业规范执行。2.建设项目在城市路网中的地位与作用通过对区域社会经济、交通运输的分析研究，本项目地位及主要功能概要如下：1、本项目的建设是完善天府新区主干路网系统的需要；2、本项目的建设是天府新区的需要；3、本项目的建设是发展工业、旅游产业的需要；4、本项目的建设是发展区域经济的需要；5、本项目的建设是形成片区路网骨架，提高区域道路通行能力和服务水平的需要。3.交通量预测结果道路项目路段预测流量及饱和度见下表。表5-2 交通量预测表国波一路预测机动车流量及饱和度年份年平均日交通量高峰小时交通量饱和度pcu/dpcu/h2013671 74 0.1020181141 125 0.1720232014 221 0.3020283424 376 0.5120324633 509 0.69国波二路西段机动车流量及饱和度年平均日交通量高峰小时交通量饱和度pcu/dpcu/h2013806 89 0.1220181007 111 0.1520232148 236 0.3220283357 369 0.5020324834 531 0.72国波二路东段机动车流量及饱和度年份年平均日交通量高峰小时交通量饱和度pcu/dpcu/h20135359 589 0.1120187795 857 0.16202315103 1660 0.31202823873 2623 0.49203234592 3801 0.714.其它因素1、地形地质条件；2、天府新区的发展规划；3、对环境影响的考虑；4、对重大构造物的考虑；5、对工程造价和经济效益的考虑；5.技术标准选择的评价指标城市干道设施的最大功能就是为车流量顺畅、快速、安全的运行提供良好的条件和环境，国家颁布的城市道路设计标准和规范也正是从这一基本原则出发来制定和颁布的。本项目在选择工程设计标准时也应当从主干道的这一主要功能出发。城市道路通行能力和服务水平两项指标实际上就是对道路基本功能的综合反映；通行能力能否满足远景交通量是对工程技术标准的基本要求，而服务水平则从车辆运行状态的角度对工程技术标准提出了更全面的要求，通行能力是实现服务水平的基础，对通行能力的要求最终实现与服务水平的满足程度，因此对服务水平的要求已经包含了对通行能力的要求。如果所选择的设计标准（达到一定的服务水平需求），则所选择技术标准就是合理和可行的。因此，本项目需以服务水平作为技术标准论证的主要评价指标外，根据城市道路设计规范(CJJ 37-90)规定，城市主干路I级计算行车速度宜采用60Km/h或50Km/h。本项目既是西航港工业区区的重要道路、主要承担区域城市交通疏解及西航港工业区区货物运输任务，需快速运输以疏散物资运输任务，因此推荐采用50Km/h。6.道路服务水平分析1）道路通行能力计算路段设计通行能力是根据道路确定的技术标准理论上道路可以承担的交通量，可根据一条车道的理论通行能力进行修正得到，计算公式如下： 式中：单向设计通行能力（pcu/h）； 一条车道理论通行能力（pcu/h）（见表4-2）； 自行车修正系数（见表4-3）； 车道宽度修正系数（见表4-4）； 车道数修正系数（见表4-5）； 道路分类系数（见表4-6）。根据城市道路设计规范（CJJ 37-90）第3.2.1，一条车道的可能通行能力见下表。表5-3 一条车道可能通行能力计算行车速度（km/h）50403020可能通行能力（pcu/h）1690164015501380表5-4 自行车修正系数道路断面情况机非分隔两块板（非机动车影响不大）机非混行自行车修正系数1.00.80.7本项目采用两块板形式，实行机非分隔，非机动车对正线交通影响不大，所以自行车修正系数采用0.8。表5-5 车道宽度修正系数宽度（m）2.53.03.54.04.55.05.56.0车道宽度修正系数0.500.751.001.111.201.261.291.30本项目在实际设计中，车道宽度采用3.75米，在上表所列修正系数中是宽度以0.5米递增，所以在修正系数选取时采用3.5米与4.0米修正值的中间值1.06。表5-6 车道数修正系数车道数（条）单向1车道单向2车道单向3车道单向4车道车道数修正系数12.43.33.8由于每条车道的运行速度和车种构成差异较大，车道通行能力一般情况从内向外逐渐递减，根据经验，本项目车道修正系数采用3.2。表5-7 道路分类修正系数道路分类快速路主干路次干路支路道路分类修正系数0.750.800.850.90注：本项目道路功能定位为城市主干路，故修正系数采用0.80。交叉口影响系数C：S交叉口间距（m）C0交叉口有效通行时间比，视路段起点交叉口控制方式而定，信号交叉口即为绿信比。如果由上式计算的C大于1，则取C=1。2）服务水平分析