第6章 客流预测

1、第6章 城市轨道交通客流(kli)预测共二十八页 了解：城市轨道交通客流预测目的和意义，我国轨道交通客流预测方法(fngf)现状。 理解：城市轨道交通系统客流预测的基本方法、基本模型。 掌握：城市轨道交通系统客流预测的基本方法、基本模型运用。共二十八页1 客流预测的意义和目的 轨道交通客流预测是指在一定的社会经济发展条件(tiojin)下科学预测城市各目标年限轨道交通线路的断面流量、站点乘降量以及站间OD、平均运距等反映轨道交通客流需求特征的指标。轨道交通线路客流量是城市快速轨道交通可行性研究和设计的重要依据。在规划线网时，不同的轨道交通线网方案的客流分析结果是进行线网优选的主要内容，如发现有

2、不当之处，要重新调整布线方案，并重作客流分析，如此反复直至满意为止；在工程可行性研究阶段，客流量是工程修建必要性和可行性的主要依据；在工程设计中，其系统运输能力、车辆选型及编组、设备容量及数量、车站规模以及工程投资和经济效益分析等，都要依据预测客流量的大小来确定。因此，轨道交通客流预测在城市轨道交通规划中占据相当重要的地位。 6.1 客流(kli)预测概述共二十八页 轨道交通客流预测应提交以下预测和分析结果： （1）规划年居民全方式出行OD。 （2）规划年居民全方式出行期望路线图。 （3）规划年居民公交方式出行OD。 （4）规划年居民公交方式出行期望路线图。 （5）规划年各线路全日站点乘降量及

3、断面客流量表。 （6）规划年各线路早晚高峰站点乘降量及断面客流量表。 （7）规划年各线路的全日站间OD表。 （8）规划年换乘站各方向(fngxing)的客流换乘量表。 （9）规划年各线路的平均运距，线路平均负荷强度，直达率与一次换乘率，规划年各线路客运量占公交客运量比例，各线路客运量的年递增率等分析结果。共二十八页2 客流预测的基本(jbn)方法和工作流程 1）客流预测年限 预测年限也就是设计年限，是控制工程规模和投资的重要因素，其合理与否，将直接影响工程建成后的效率和效益。设计年限定得过长，虽为将来的发展留下了余地(yd)，但使轨道运营长期处于欠负荷状态；设计年限定得过短，会使整个系统的交通

4、容量很快饱和，系统将长期处于超负荷运营状态，不但降低了服务质量，也不能很好得解决交通问题。恰当地定好设计年限是非常重要的。按照城市快速轨道交通工程项目建设标准（试行本）的规定，客流预测年限分为初期、近期和远期。初期为建成通车后的第三年，近期为交付运营后的第l0年，远期为交付运营后的第25年。共二十八页 2）轨道交通客流预测的基本方法 四阶段预测法按照交通生成预测、交通分布预测、交通方式划分和交通分配四阶段来分析城市现状和未来的交通状况，是目前交通规划领域(ln y)应用最广的方法。 轨道交通客流预测是城市交通客运需求预测的一部分，其预测原理与城市交通需求预测是一致的。国内外轨道交通客流预测通常

5、采用四阶段法。运用该法进行客流预测时，首先要对研究对象城市划分交通小区，进行城市人口、就业、土地利用等资料的调查和居民出行调查，在此基础上进行居民出行产生预测、出行分布预测、交通方式划分预测和交通分配，以获得所需的轨道交通需求数据。共二十八页 利用非集计模型（Discrete Choice Model）进行居民出行的分析和预测是继四阶段法后出现的构造交通需求预测模型的新方法。它以出行者个人而非交通小区作为研究对象，以随机效用理论(lln)（Random Utility Theory，Manski 1977）、出行效用最大化理论为研究基础，避免了四阶段法数据利用率低、无法探讨众多的影响因素、预测

6、精度差等缺点，曾一度成为交通规划领域的研究热点，目前国内非集计模型的研究和使用还未系统展开。国外的研究始于70年代，此后研究开发了MNL、MNP、HL、NL等一系列模型，代表人物有BenAkiva，Lerman，Manheim等。但非集计方法的研究成果还无法使其在工程界完全取代四阶段法，目前非集计模型多应用于方式划分领域。四阶段法仍是使用最为普遍的交通需求预测方法。 共二十八页3）轨道客流预测(yc)工作流程 共二十八页6.2 交通发生和吸引的模型研究(ynji)和算法实现 发生交通量和吸引交通量的预测是四阶段交通需求(xqi)预测法的第一阶段，也是交通需求(xqi)分析工作中最基本的组成部分

7、。所谓发生或吸引交通量是指研究对象地区内由各交通小区发生（Trip Generation）或吸引（Trip Attraction）的交通量。 目前国内交通发生和吸引的预测技术已趋成熟，工作中所受的限制主要在于基础资料积累不足，影响了预测的精度。下面对较常用的几个模型和相应的算法作一简要介绍。共二十八页1 增长率法（GrowthFactor Modeling） 1)模型(mxng)说明 这种方法就是把现在的不同分区的发生（吸引）交通量了，与到预测时点的增长率相乘，从而求得各分区的发生（或吸引）交通量即 （621）共二十八页 这种方法的关键问题是如何(rh)确定 。通常可以用表示各分区活动的指标的

8、增长率作为发生（或吸引）交通量的增长率。例如：共二十八页 2)算法(sun f)设计 变量说明(shumng)；N为小区个数；MP（I）为小区目标年发生（或吸引）量；JP（I）为小区基年发生（或吸引）量；F（I）为小区发生（或吸引）量增长率。 Step 0：读人N，MP（I），JP（I），F（I）（I=1，2，N）； Step l：计算MP（I）JP（I）*F（I）（I1，2，N）。共二十八页2 原单位(dnwi)法 1)模型(mxng)说明 原单位有用居住人口或就业人口员每人平均的交通发生（或吸引）量来进行推算的个人原单位法，和以不同用途的土地面积或工作面积单位面积平均发生（或吸引）的交通量

9、来预测的面积原单位法。 i：第i个小区 （623） 为第i个小区的交通发生（或吸引）量； 为个人发生（或吸引）原单位（或面积发生（或吸引）原单位）； 为第i小区的总人口数（或总面积）。共二十八页 2)算法设计 变量说明：N：小区个数；EP（I）：第I小区发生（或吸引(xyn)）原单位；ZP（I）：第I小区人口数；P（I）：第I小区发生（或吸引）量。 Step 0：读入EP（I），ZP（I），I1N； Step 1：P（I）EP（I）ZP（I），I1N。共二十八页3 函数模型法 1)模型说明 这种方法是分区的发生、吸引交通量预测上最常用的方法。由于绝大部分研究是采用 多元回归分析模型，故也有时直

10、接(zhji)被称为多元回归分析法（Regression analysis）。 作为模型公式，多采用以下三个模型： 为第i小区的交通发生（或吸引）量；Fj（j：1k）为第j个变量的发生（或吸引）影响因子； （i1N，j1K）为对应第i小区，第j个变量的取值，大多是表示分区的活动(hu dng)的人口指标，如常住人口、各行业的就业人口等。 共二十八页 2)算法设计 变量说明：N为小区个数；K为变量个数；P（I）为I小区交通发生（或吸引）量；I1N；F（J）为第J个变量的发生（或吸引）影响因子，J0K；X（I，J）为I小区第J变量的取值。 Step 0：选择(xunz)要使用的模型； Step 1

11、：根据选择，读人相应的N、K、P（I）、F（J）、X（I，J）； Step 2：选择相应的公式进行计算：共二十八页6. 3 交通(jiotng)分布的模型研究和算法实现 在交通发生阶段，主要是预测各交通小区的发生和吸引交通量。在交通分布阶段，则要测这些(zhxi)吸引、发生交通从哪里来，到哪里去，即在给定发生交通量Gi；和吸引交通量Aj（i，j为交通小区号码）下，对全部OD推求i，j间的交通分布量tij。1 增长率法 此法假定要预测的OD交通量的分布形式和现在已有的OD表的分布形式相同，在此假定基础上预测研究对象区域目标年的OD表。增长率法的优点是操作简单，缺点是无法考虑城市布局、城市基础设施

12、建设改变等对城市出行OD的影响，而且现状年OD调查中存在的问题也会带入预测中。共二十八页 Step 0：用tij表示现状OD表中交通小区ij间的交通量。 、 分别表示发生交通量和吸引(xyn)交通量，用Gi，Aj表示各交通小区将来的发生交通量和吸引交通量。 Step 1：； Step 2： Step 3： 与 不一致(yzh) 这时用 代替step 2中的 ，算出增长系数，求解第2次迭代的近似值。 Step 4：重复上述作业，直至 共二十八页6.4 交通方式划分的模型研究(ynji)和算法实现 1 交通方式(fngsh)划分概述 我们让一个出行与一种交通方式相对应，一个地区的全部出行数中利用该

13、种交通方式 的人所占的比例叫做交通方式的分担，或简称为方式分担（Modal Split）。其中每个交通方式所分担的量叫做该交通方式的分担交通量。 客运交通一般区分为两种方式：公共交通和个体交通。公共交通一般指公共电汽车和轨道交通；个体交通，国外主要是小汽车，而国内目前自行车交通和步行交通在居民出行中占据相当大的比重。共二十八页 在做方式分担分析时，如果一个目的(md)出行只使用一种方式的话，则没有问题；如果两种以上的方式被使用的话，从工程的惯例可按铁道公共汽车小汽车摩托车自行车步行的优先顺序来决定这个出行的代表交通方式。据此，两个地区间的交通，由所说的徒步、公共汽车、小汽车等交通方式来分担，其

14、比例则根据各个交通服务水平（即所需时间、费用、舒适性、安全性、可信赖性等）和交通的利用者对于他们所持的价值标准（最小费用、最大效益等）来变化。 交通方式划分在四阶段预测过程中所处的位置具有很大的灵活性，四阶段法也因交通方式划分的位置不同而出现不同的组合。按交通方式划分在四阶段模型中的组合位置，可分为五种组合。共二十八页 第一种组合是将交通方式划分与交通生成模型结合在一起，即在出行生成阶段就按不同(b tn)的交通方式统计各自的出行量，这一类交通方式划分称为直接生成法。 第二种组合将方式划分置于交通生产和交通分布之间，根据交通分区的土地使用以及社会经济特征，模型可以确定在总出行生成量中将要使用的

15、各种不同交通方式所占的百分比。由于这种模型划分的是出行端点（即产生和吸引），而非划分交通流，故又称为出行端点模型（Trip End Mode1）。这类模型使用简单，标定和预测所需数据相对较少，但对交通政策的改变不敏感。 共二十八页 第三种组合的交通方式划分模型把交通方式划分与出行分布结合(jih)在一起，即把交通方式划分作为出行分布过程的一部分同时进行，并可以从出行分布的结果中对比不同交通方式的效果，这类模型屑于联合模型的一种。 第四种组合的交通方式划分模型在交通出行分布和交通分配之间进行。这类模型可以结合考虑影响整个系统的服务水平的因素进行交通方式的划分。由于这种模型的交通方式划分是在交通分

16、布后进行的，划分的是各交通分区之间的出行量，故又称为出行交换模型（Trip Interchange Model），这类模型是四类模型中应用最为普遍的，也是本节中分析的主要内容。第五种组合是将方式划分和线网分配同时进行，属于联合模型的一种，模型的研究和使用将在本章第四节中进行。 共二十八页2 出行交换模型 1)进行方式划分(hu fn)的步骤 在出行交换模型中，各个交通方式所具有服务水平的差别是决定交通方式分担的最主要的因素，地区的特性是次要的因素。它是求出分布交通量后，再求出分担交通量的模型。因而，这个方法对由于交通设施建设而引起服务水平变化时最适宜，在进行包括铁路、公共汽车等大运量交通方式在

17、内的大城市交通规划时，该模型经常被采用。 根据出行交换模型进行方式分担预测时通常按照图6-4-2所示步骤进行 共二十八页 （1）交通网的设定 为了求出各个交通方式的交通量，首先要设定各种交通方式的交通路线网。虽然(surn)不一定是所有的交通路径都包括在内，但各个地区间交通所利用的有代表性的路径一定要考虑，特别是有新的大规模的公共交通方式路线的规划时，更应加以考虑。 （2）交通服务水平的设定 接着要设定交通网的服务水平。服务水平的项目也就是利用者选择交通方式作为选择标准的时间（速度）、票价、运营次数、直接费用、步行时间、换车时间、等车时间等等。除此之外还有拥挤程度、舒适性等可以作为服务水平考虑

18、。但很难在进行定量分析时考虑。共二十八页 （3）各个交通方式分担率的计算 在以上步骤所确定的服务水平的基础上，进行利用者选择何种交通方式，即进行各个交通方式的分担率的计算，最后求出不同交通方式的分担交通量。 在计算交通方式分担率时，根据对象区域的土地利用状况及OD对间的交通服务水平等对OD进行分类（例如(lr)城市中心相互之间，城市中心和郊外之间，郊外相互之间等），再考虑每个OD对的交通方式分担率。这样的方法被广泛采用。共二十八页 2)交通方式划分(hu fn)模型 （1）分担率曲线法 这是一个从个人出行调查（Person Trip Survey）结果出发，并依据可以认为是影响交通方式的主要因素的地区间距离、地区间交通方式所需行走时间比或是所需时间差等，画成使用者交通方式选择曲线，从而依据该曲线求出地区间交通方式分担率的方法(fngf)。分担率曲线法操作简单，但精度差，目前已很少使用。 交通方式划分的模型经历着一个发展的过程，这个过程可以分