城市交通规划四阶段法课程设计

1、城市交通规划课程设计说明书河南城建学院城市交通规划课程设计说明书课 程 名 称: 城市交通规划 题 目: 城市交通规划四阶段法课程设计 专 业: 交通工程 学 生 姓 名: 学 号: 0 指 导 教 师: 李爱增、吴冰花、张蕾 设 计 教 室: 10#B504、505 开 始 时 间: 2016 年 06 月 3 日完 成 时 间: 2016 年 06 月 3 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书撰写质量（45）总 分（100）等级指导教师签名： 年 月 日21河南城建学院城市交通规划课程设计说明书211.交通生成预测11.1交通生成总量的预测1

2、1.1.1理论知识11.1.2分部计算过程11.2发生与吸引预测61.2.1理论知识61.2.2分部计算过程62交通分布预测92.1理论知识92.2计算过程103.交通方式划分143.1换算基础资料143.2分部计算过程174.交通分配174.1理论知识174.2分布计算过程184.3预测结果195.设计小结205.1设计过程中遇到的问题及解决办法205.2对城市交通规划及交通需求预测的认识及看法205.3设计收获及感想体会201.交通生成预测 交通生成预测是交通需求四阶段中的第一阶段，是交通需求分析工作中最基本的部分之一，目标是求得各个对象地区的交通需求总量，即交通生成量，进而在总量的约束下

3、，求出个交通小区的发生与吸引量。交通生成预测与土地利用、家庭规模和家庭成员构成、年龄和性别、汽车保有率、自由时间、职业工种、家庭收入等因素存在着密切的关系，因此，在进行预测时，必须充分考虑影响因素的作用。发生与吸引交通量预测精准度将直接影响后续预测乃至整个预测过程的精度。1.1交通生成总量的预测1.1.1理论知识交通生成总量的预测方法主要有原单位法、增长率法、交叉分类法和函数法。除此之外还有利用研究对象地区过去的交通量或经济指标等的趋势法和回归分析等方法。本报告中采用原单位法对交通生成总量进行预测，根据人口属性，用居住人口每人平均交通生成量来预测未来的居民出行量。单位出行次数为人均或家庭平均每

4、天的出行次数，由规划基年2011年的居民出行调查结果统计得出。预测不同出行目的交通生成量可采用如下方法：式中：研究对象地区总的交通生成量； 出行目的为时的交通生成量； 出行目的； 人口属性（常住人口、就业人口、工作人口、流动人口）； 某出行目的和人口属性的平均出行生成量； 某属性的人口。1.1.2分部计算过程此次规划的对象为某地区，划分为5个交通小区，如图1-1所示。图1-1 某地区交通小区划分示意图设定此次交通规划为中长期规划，规划年限为15年，规划基年为2016年，即规划期为2017年到2031年。表1-1是规划区域人口历史数据，表1-2是各小区现状的OD调查结果。在常住人口原单位不变的情

5、况下采用原单位法预测其将来的出行生成量。表1-1规划区域人口历史数据（万人）年份小区A小区B小区C小区D小区E200671.2862.6460.664.6862.16200771.8868.2866.668.1672.72200871.362.660.664.762.2200971.968.366.668.272.720107877.474.377.979201189.38085.182.183.9201291.286.394.887.188.7201390.898.59190.495.22014106106.710696.11052015108.8110.9102.2108105.12016

6、129130136131132表1-2 2015年现状OD调查结果（万人）DO小区A小区B小区C小区D小区E合计小区A065789859300小区B7807178119346小区C95110011089404小区D1086386072329小区E5411398590324合计3353513333453391703 由表1-1数据，通过运用线性回归方程法对小区AE在2030年的区域人口进行预测。小区A区域人口数量满足方程根据图中所得方程对小区A在2030的人口数量进行预测：(万人) 小区B区域人口数量满足方程根据图中所得方程对小区B在2030的人口数量进行预测：(万人)小区C区域人口数量满足方程

7、根据图中所得方程对小区C在2030的人口数量进行预测：(万人)小区D区域人口数量满足方程根据图中所得方程对小区D在2030的人口数量进行预测：(万人) 小区E区域人口数量满足方程根据图中所得方程对小区E在2030的人口数量进行预测：(万人)整理的各区现在的出行发生量与吸引量如表1-3所示：表1-3 各区现行出发交通量与吸引量OD A BCDE合计现状人口未来人口A300129196.656B346130214.764C404136217.29D329131199.986E324132206.496合计33535133334533917036581035.192现状出行生成量： （万次/日）现状

8、常住人口： (万人)将来常住人口： （万人）常住人口原单位： (次/（日人）)因此，将来的生成交通量(万次/日)1.2发生与吸引预测1.2.1理论知识与交通生成总量的预测方法相同，发生与吸引交通量的预测方法也分原单位法、增长率法、交叉分类法和函数法。本报告中仍采用原单位法对发生与吸引交通量进行预测。利用原单位法预测发生与吸引交通量时，首先需要分别计算发生原单位和吸引原单位，然后根据发生原单位和吸引原单位与人口、面积等属性的乘积预测得到发生与吸引交通量的值，可用下式表示。 式中：小区的发生交通量； 某出行目的的单位出行发生次数（次/（日人）； 常住人口、白天人口、从业人口、土地利用类别、面积等属

9、性变量； 小区的吸引交通量； 某出行目的的单位出行吸引次数（次/（日人）； ，交通小区。当个小区的发生交通量与吸引交通量之和不相等，且各小区的发生交通量或吸引交通量之和均不等于交通生成总量时，需要对其进行调整，根据区域的交通生成总量对推算到各小区的发生量进行校正。假设交通生成总量是由全人口与生成原单位而得到的，则：如果交通生成总量与总发生交通量有明显的误差，则可以将修正为： 为了保证与总吸引交通量也相等，这样发生交通量之和、吸引交通量之和以及交通生成总量三者才能全部相等，为此，需将修正为： 1.2.2分部计算过程假设各小区的发生与吸引原单位不变，由表1-3中计算得到的结果对将来的发生交通量与吸

10、引交通量进行预测。（1） 求现状发生与吸引原单位。小区A的发生原单位：300/129=2.326（次/日人）小区A的吸引原单位：335/129=2.597（次/日人）小区B的发生原单位：346/130=2.662（次/日人）小区B的吸引原单位：351/130=2.700（次/日人）小区C的发生原单位：404/136=2.971（次/日人）小区C的吸引原单位：333/136=2.449（次/日人）小区D的发生原单位：329/131=2.551（次/日人）小区D的吸引原单位：345/131=2.634（次/日人）小区E的发生原单位：324/132=2.455（次/日人）小区E的吸引原单位：339/

11、132=2.568（次/日人）整理数据，并绘制表格如下所示：表1-4现状小区发生与吸引的原单位（单位：次/日人）OD小区A小区B小区C小区D小区E合计小区A2.326 小区B2.662 小区C2.971 小区D2.511 小区E2.455 合计2.597 2.700 2.449 2.634 2.568 （2）计算各交通量小区的将来发生与吸引交通量。 小区A的发生交通量：196.6562.326=457.340（万次/日） 小区A的吸引交通量：196.6562.597=510.696（万次/日） 小区B的发生交通量：214.7642.662=571.603（万次/日） 小区B的吸引交通量：214

12、.7642.700=579.863（万次/日） 小区C的发生交通量：217.2902.971=645.479（万次/日） 小区C的吸引交通量：217.2902.449=532.041（万次/日） 小区D的发生交通量：199.9862.511=502.255（万次/日） 小区D的吸引交通量：199.9862.634=526.681（万次/日） 小区E的发生交通量：206.4962.455=506.854（万次/日） 小区E的吸引交通量：206.4962.568=530.319（万次/日）整理数据，并绘制表格如下所示：表1-5各小区未来的出行发生与吸引交通量（单位：万次/日）OD小区A小区B小区C

13、小区D小区E合计小区A457.340 小区B571.603 小区C645.479 小区D502.255 小区E506.854 合计510.696 579.863 532.041 526.681 530.319 （3）调整计算。由上面结果可知：小区AE总的吸引交通量：2762.491小区AE总的发生交通量：2758.231各小区发生交通量之和不等于其吸收交通量之和，所以，需要进行调整计算。调整的目标是使得上述两者相等，即满足下式：调整方法可以采用总量控制法，即使各小区发生交通量之和等于其吸收交通量之和，且都等于将来的交通生成总量2770.808万次/日。根据总量控制法的基础公式可推导得到：按上式

14、的计算结果如下：457.3402679.340 /2683.530=456.625571.6032679.340/2683.530=570.710645.4792679.340/2683.530=644.471502.2552679.340/2683.530=501.471506.8542679.340/2683.530=506.062510.6962679.340/2679.600=510.646579.8632679.340/2679.600=579.646532.0412679.340/2679.600=531.989526.6812679.340/2679.600=526.630530

15、.3192679.340/2679.600=530.268调整后的结果如表1-6所示。表1-6各区未来的出行发生与吸引交通量（单位：万次/日）OD小区A小区B小区C小区D小区E合计小区A456.625 小区B570.710 小区C644.471 小区D501.471 小区E506.062 合计510.646579.807531.989526.63530.2682679.340 由上可以看出，调整以后，各小区的发生与吸引交通量之和相等，均等于交通生成总量2679.340万次/日。2交通分布预测2.1理论知识交通分布预测是交通规划四阶段预测模型的第二步，是把交通的发生与吸引量预测获得的各小区的出行

16、量转换成小区之间的空间OD量，即OD矩阵。此次课程设计对交通分布的预测采用增长系数法中的福莱特法。在交通分布预测中，增长系数法的原理是，假设在现状交通分布量给定的情况下，预测将来的交通分布量。增长系数法的算法步骤如下：（1）令计算次数。（2）给定现状OD表中、及将来OD表中的、。（3）求出各小区的发生与吸引交通量的增长率、。（4）求第次交通分布量的近似值。（5）收敛判别。式中：将来OD表中的发生交通量； 将来OD表中的吸引交通量； 将来OD表中的交通生成量； 小区的第次计算发生增长系数； 小区的第次计算吸引增长系数； 任意给定的误差常数。福莱特法是假设i,j小区间分部交通量的增长系数不仅与i小

17、区的增长系数和j小区的吸引增长系数有关，还与整个规划区域的其他交通小区的增长系数有关。模型公式为：式中：i小区的位置系数； j小区的位置系数。2.2计算过程设定收敛标准为，现状OD表见表1-2，将来的发生与吸引交通量见表1-5。（1） 求发生交通量增长系数和吸引交通量增长系数。456.625/300=1.522570.710/346=1.649644.471/404=1.595501.471/329=1.524506.062/324=1.562510.646/335=1.524579.807/351=1.652531.989/333=1.652526.630/345=1.598530.268/

18、339=1.526（2）求和。300/(01.524+651.652+781.652+981.598+591.526)=0.621346/(781.524+01.652+711.652+781.598+1191.526)=0.638404/(951.524+1101.652+01.652+1101.598+891.526)=0.633329/(1081.524+631.652+861.652+01.598+721.526)=0.632324/(541.524+1131.652+981.652+591.598+01.526)=0.632335/(01.522+781.649+951.595+10

19、81.524+541.562)=0.633351/(651.522+01.649+1101.595+631.524+1131.562)=0.642333/(781.522+711.649+01.595+861.524+981.562)=0.640345/(981.522+781.649+1101.595+01.524+591.562)=0.633339/(591.522+1191.649+891.595+721.524+01.562)=0.630（3） 求。01.5521.524(0.622+0.633)/2=0651.5521.652(0.622+0.642)/2=103.212781.55

20、21.652(0.622+0.640)/2=123.721981.5521.598(0.622+0.633)/2=149.393591.5521.526(0.622+0.630)/2=85.789781.6491.524(0.638+0.633)/2=126.62401.6491.652(0.638+0.642)/2=0711.6491.652(0.638+0.640)/2=123.641781.6491.598(0.638+0.633)/2=130.5541191.6491.526(0.638+0.630)/2=189.990951.6491.524(0.633+0.633)/2=146.2

21、491101.6491.652(0.633+0.642)/2=180.35701.6491.652(0.633+0.640)/2=01101.6491.598(0.633+0.633)/2=167.188891.6491.526(0.633+0.630)/2=141.3691081.6491.524(0.632+0.633)/2=158.707631.5241.652(0.632+0.642)/2=105.448861.5241.652(0.632+0.640)/2=136.69401.5241.598(0.632+0.633)/2=0721.5241.526(0.632+0.630)/2=1

22、12.243541.5621.524(0.617+0.633)/2=80.3591131.5621.652(0.617+0.642)/2=180.410981.5621.652(0.617+0.640)/2=150.754591.5621.598(0.617+0.633)/2=86.63501.5621.526(0.617+0.630)/2=0整理计算数据，得表2-1如下表2-1第一次迭代计算OD表ODABCDE合计A0.000 103.212 123.721 149.393 85.789 462.116 B126.624 0.000 123.641 130.554 189.990 570.8

23、10 C146.249 180.357 0.000 167.188 141.369 635.163 D158.707 105.448 136.694 0.000 112.243 513.092 E80.359 180.410 150.754 86.635 0.000 498.159 合计511.940 569.427 534.810 533.771 529.391 2679.339 （4） 重新计算456.625/462.116=0.9881570.710/570.810=0.9998644.471/635.163=1.0147501.471/513.092=0.9774506.062/498

24、.159=1.0159510.646/511.94=0.9975579.807/569.427=1.0182531.989/534.810=1.0046526.63/533.771=0.9978530.268/529.391=0.9931（2）收敛判断。由于和各项系数均小于3%的误差，因此不需要继续迭代。表2-1即为福莱特法所求的将来分布交通量。3.交通方式划分3.1换算基础资料交通方式划分是四阶段法中的第三个阶段。所谓交通方式划分就是出行者出行时选择交通工具的比例，它以居民出行调查的数据为基础，研究人们出行时的交通方式选择行为，建立模型从而预测基础设施或交通服务水平等条件变化时交通方式间交通

25、需求的变化。经调查得知：该地区居民出行方式的比例如表3-1所示。车型分类及车辆折算系数如表3-2所示。表3-1 该地区区居民出行方式（长期保持不变）出行方式自行车公交车出租车单位班车单位小汽车私家车百分比() 18.930.45.916.44.424平均单车载客量（人）15044044满载率100%80%75%90%51%30%表3-2 车型分类及车辆折算系数车型折算系数荷载及功率备注机动车汽车小客车1.0 额定座位19座大客车1.5 额定座位19座小型货车1.0 载质量2吨中型货车1.5 2吨载质量7吨包括吊车大型货车2.0 7吨载质量14吨特大型货车3.0 载质量14吨拖挂车3.0 包括半

26、挂车、平板拖车集装箱车3.0 非机动车摩托车1.0 包括轻骑、载货摩托车及载货（客）机动三轮车等拖拉机4.0 人畜力车畜力车4.0 人力车1.0 包括人力三轮车、手推车自行车0.2 包括助动车注：交通量换算采用小客车为标准型。表3-3自行车换算标准车辆表OD小区A小区B小区C小区D小区E合计小区A0.000 3.901 4.677 5.647 3.243 17.468 小区B4.711 0.000 4.674 4.935 7.182 21.501 小区C5.528 7.241 0.000 6.660 5.457 24.886 小区D5.999 3.986 5.243 0.000 4.243 1

27、9.470 小区E3.038 6.820 5.698 3.275 0.000 18.830 合计19.276 21.948 20.291 20.517 20.124 102.156 表3-4公交车换算标准车辆表OD小区A小区B小区C小区D小区E合计小区A0.000 1.177 1.410 1.703 0.978 5.268 小区B1.421 0.000 1.410 1.488 2.166 6.484 小区C1.667 2.184 0.000 2.009 1.646 7.505 小区D1.809 1.202 1.581 0.000 1.280 5.872 小区E0.916 2.057 1.719

28、 0.988 0.000 5.679 合计5.813 6.619 6.120 6.188 6.069 30.809 表3-5出租车换算标准车辆表OD小区A小区B小区C小区D小区E合计小区A0.000 2.030 2.433 2.938 1.687 9.088 小区B2.451 0.000 2.432 2.568 3.736 11.187 小区C2.876 3.767 0.000 3.465 2.839 12.948 小区D3.121 2.074 2.728 0.000 2.207 10.130 小区E1.580 3.548 2.965 1.704 0.000 9.797 合计10.029 11

29、.419 10.557 10.674 10.470 53.150 表3-6单位班车换算标准车辆表OD小区A小区B小区C小区D小区E合计小区A0.000 0.705 0.845 1.021 0.586 3.158 小区B0.852 0.000 0.845 0.892 1.298 3.887 小区C0.999 1.309 0.000 1.204 0.987 4.499 小区D1.084 0.721 0.948 0.000 0.767 3.520 小区E0.549 1.233 1.030 0.592 0.000 3.404 合计3.485 3.968 3.668 3.709 3.638 18.467

30、 表3-7单位小汽车换算标准车辆表OD小区A小区B小区C小区D小区E合计小区A0.000 2.226 2.669 3.222 1.850 9.967 小区B2.688 0.000 2.667 2.816 4.098 12.268 小区C3.154 4.132 0.000 3.800 3.114 14.200 小区D3.423 2.274 2.991 0.000 2.421 11.110 小区E1.733 3.891 3.252 1.869 0.000 10.745 合计10.999 12.523 11.578 11.707 11.483 58.290 表3-8私家车换算标准车辆表OD小区A小区

31、B小区C小区D小区E合计小区A0.000 20.642 24.744 29.879 17.158 92.423 小区B24.925 0.000 24.728 26.111 37.998 113.762 小区C29.250 38.311 0.000 35.238 28.874 131.673 小区D31.741 21.090 27.739 0.000 22.449 103.018 小区E16.072 36.082 30.151 17.327 0.000 99.632 合计101.988 116.125 107.362 108.554 106.478 540.508 3.2分部计算过程按照提供的出

32、行比例等相关数据将出行转化为标准交通量，就是用总的出行次数乘以某种出行方式占总出行方式的百分比，除以单车载客量和满载率，然后乘以其车辆折算系数，将不同出行方式折算后的结果求和，即可得到转化后的标准交通量。以小区A到小区B为例，其总出行交通量为30.682万次/日，则其折算为标准交通量的计算过程为：自行车折算结果：万次/日公交车折算结果：万次/日出租车折算结果：万次/日单位班车折算结果：万次/日单位小汽车折算结果：万次/日私家车折算结果：万次/日对各出行方式折算结果求和：3.901+1.177+2.030+0.705+2.226+20.642=30.682万次/日同理，对不同小区之间的交通量进行

33、折算，得到结果如表3-3中所示：表3-9标准交通量表OD小区A小区B小区C小区D小区E合计小区A0.000 30.682 36.778 44.410 25.503 137.373 小区B37.047 0.000 36.755 38.810 56.478 169.089 小区C43.475 56.944 0.000 52.375 42.916 195.711 小区D47.179 31.346 41.229 0.000 33.366 153.121 小区E23.888 53.630 44.814 25.754 0.000 148.087 合计151.589 172.602 159.577 161.

34、349 158.263 4.交通分配4.1理论知识道路交通系统是一个复杂的综合体。以城市道路交通系统为例，影响交通系统运行状态的主要因素有交通需求、交通社会上以及交通管理措施等，它们之间是相互影响、相互作用的。因此，在进行交通规划是，需要充分考虑到各种因素的影响，预测各种交通网络改进方案对流量分布的影响。交通网络分析的核心内容，是分析在特定的外部环境（道路基础设施、交通管理措施、交通控制方案等）下，道路交通流的分布情况。这是进行道路交通基础设施的规划、建设与管理方案制定的前提和基础。道路交通流分布是出行者对出行路径选择的结果，出行者对出行路径选择的分析主要是通过网络交通流交通分配来实现的。本次

35、课程设计采用非平衡分配法中的最短路交通分配方法对网络交通流进行分配。最短路交通分配是一种静态的交通分配方法。取路权为常数，即假设车辆的平均行驶车速不受交通负荷的影响。每一OD点对的OD量被全部分配在连接该OD点对的最短路线上，其他道路上分配不到交通量。这种方法的优点是计算相当简便，其致命缺点是出行量分布不均匀，出行量全部集中在最短路上。4.2分布计算过程各路段的相关参数如表4-1所示，且图6-1为琐事地区的交通网络示意图。表4-1路段的平均行驶时间路段1-21-42-32-53-63-104-54-75-65-86-96-107-88-99-10零流车速 (km/h)4051424443415

36、22021515345465139交通负荷(V/C)0.670.760.720.770.750.670.920.930.670.680.730.740.690.810.80距离（km）98957893567757612745638910ACBDE图4-1交通网络示意图道路交通阻抗函数（简称路阻函数）是指路段行驶时间（交叉口延误）与路段（交叉口）交通负荷之间的函数关系，是交通网络分析的基础。本报告中采用美国联邦公路局路阻函数模型对该区域内道路交通阻抗进行计算。其函数模型为：式中：两交叉口之间的路段行驶时间（min）； 交通量为0时，两交叉口之间的路段行驶时间（min）； 路段机动车交通量（辆/h

37、）； 路段实用通行能力（辆/h）； 、参数，建议取，。根据已知条件对区域内路网路阻进行计算，得到结果如表4-2所示。表4-2路段的相应路阻路段1-21-42-32-53-63-104-54-713.59.412.96.89.811.710.49.013.99.913.47.210.212.111.510.0路段5-65-86-96-107-88-99-1014.37.17.99.36.58.29.214.77.38.39.86.78.89.8采用最短路法交通分配。在图4-1所示的交通网络中，路段行驶时间见表4-2。预测OD矩阵见表3-3。各OD量作用点之间的最短路线可用寻找最短路的各种方法确定

38、，在本次课程设计中，最短路线如表4-3所示。OD点对最短线路节点号OD点对最短线路节点号A-B1-2-3C-D7-8-9A-C1-4-7C-E7-8-9-10A-D1-4-7-8-9D-A9-8-7-4-1A-E1-2-3-10D-B9-6-3B-A3-2-1D-C9-8-7B-C3-6-9-8-7D-E9-10B-D3-6-9E-A10-3-2-1B-E3-10E-B10-3C-A7-4-1E-C10-9-8-7C-B7-8-9-6-3E-D10-94.3预测结果将各OD点对的OD量分配到该OD点对相应的最短路线上，并进行累加，得到图4-2所示的分配结果。图4-2分配交通量（万辆/日）5.设计小结5.1设计过程中遇到的问题及解决办法在这次的城市交通规划课程设计中，我首先遇到的困难的是各种方法的选择和使用，交通需求预测的四个步骤最难的是交通分布预测和交通分配预测，在开始之前我花费了一天多的时间把课本上关于交通预测交通分配的知识全部看了一遍，基本上掌握了课程设计要用的计算方法和理论。在整个课程设计中我认为第一步的交通生成预测相对