四节交通方式划分

四节交通方式划分第1页/共71页3目的：预测各小区之间各种出行方式的比例和大小。一概述在20世纪60年代中叶，由日本学者首先提出方式划分问题。第2页/共71页4综合运输规划的方式选择：公路运输铁路运输水运运输航空运输管道运输第3页/共71页5城市交通规划的方式选择：驾车出行乘公共汽车出行乘地铁出行乘出租车出行骑自行车出行骑摩托车出行合乘出行步行出行第4页/共71页航空q水运非机动q机动水上qij摩托车qij轿车公共电汽车q货车

qij铁路

公路

qijqijqij

ij管道

qij

qij轨道

行人

qijqij=qij

ij

qijqij ijqij出租车交通方式：1.城际间：铁路、公路、航空、水运、管道；2.城市范围：道路（行人、非机动车、摩托车、 出租、公共电汽车、客车、

货车等）轨道（地铁、轻轨等）水运第5页/共71页交通方式分布交通量第6页/共71页81.方式划分/分担（modalsplit):一个地区（Zone)的全部出行数中利用各种交通方式的人所占的比例或数量。2.划分交通量：每种交通方式所分担的量。3.划分率：划分交通量在全部交通量中所占的比例。基本概念：第7页/共71页（1）出行者的特征（2）出行特征（3）交通设施的特征（4）交通服务特征

9二交通方式划分的影响因素第8页/共71页1.是否拥有小汽车或者可以利用小汽车2.是否有驾驶执照3.家庭结构(年轻夫妇、有儿女家庭、退

休家庭、单身家庭等)4.出行者的家庭总收入5.其他决定因素，如工作、送孩子上学时对小汽车的使用需要6.住宅区人口密度第9页/共71页

出行目的出行时间分布 出行距离

(上班、上学，自由，业 务，回家)

(白天和夜间)划分率 出行距离第10页/共71页与出行时间相关的因素：如等车时间、车内时间、换乘时间等；与出行费用相关的因素：

如运费、燃料费、票价等；与交通设施是否完备相关的因素：

如是否有停车场、停车费用等；第11页/共71页此外，还有一些定性因素，如：交通设施的舒适性和方便性； 交通工具的可靠性和规律性；

交通工具的安全性。好的方式选择模型应该包括上述重要特征。？问题：用什么途径来综合反映上述因素的特征。第12页/共71页交通方式上班上学自由业务回家合计公共汽车46.3724.9420.2622.8737.0136.28单位班车8.792.600.5410.886.586.36小汽车1.640.110.737.931.551.60出租车0.550.224.4211.111.421.76摩托车1.920.762.531.361.831.84自行车15.5915.9912.856.3514.9914.69步行24.9155.1858.3839.5036.3437.21其它90.000.280.27合计100100100100100100表1不同出行目的的交通方式利用情况(哈尔滨，2000年)第13页/共71页交通方式上班上学自由业务回家合计城市铁路37.7821.4910.4011.1820.8519.83公共汽车3.363.973.661.823.363.28小汽车32.332.5221.7048.8123.2225.81步行、自行

车、摩托26.5072.0064.1837.9252.5251.01其他0.030.020.050.270.050.07合计100.00100.00100.00100.00100.00100.00表2日本大阪都市圈不同出行目的的交通方式利用情况第14页/共71页交通方式上班上学自由业务回家合计城市铁路40.0331.5522.3123.2671.6846.19公共汽车2.021.661.250.871.441.27小汽车18.741.298.2626.6412.4615.85步行、自行

车、摩托39.2165.5068.1549.1014.4136.64其它0.000.000.040.130.010.05合计100.00100.00100.00100.00100.00100.00表3日本大阪市中心区不同出行目的的交通方式利用情况第15页/共71页17各种交通方式的合理出行距离运量距离小汽车第16页/共71页交通特性、交通服务水平、个人属性、家庭属性、地区特性和区内人口密度等。1、交通特性上班、上学出行：汽车利用率低、公共交通利用率高。业务出行：因需要在多客户处停留，装卸货物等，所以汽车利用率高、公共交通利用率低。第17页/共71页2、交通服务水平行驶时间、费用、等待时间、舒适性、安全性、可靠性……行驶时间的可靠性3、个人属性职业、年龄、性别、收入、驾照持有与否、汽车保有与否……业务员、推销员汽车使用率高，20~40岁汽车利用率高，其它年龄段公共汽车利用率高，男性比女性汽车利用率高，收入高汽车利用率高。4、家庭属性单身、夫妻、有否小孩、是否与老人同居。老人、小孩上医院机会多汽车利用机会增多。第18页/共71页5、地区特性

人口规模、交通设施水平、地形、气候等。城市规模大山川、河流多雨天、雪天 交通设施水平高 公共汽车利用率高 汽车、公共汽车利用率高 公共交通方式利用率高6、区内人口密度密度高公共交通利用率高例：北京S2号线调查结果第19页/共71页划分率预测体系的分类1.根据交通方式选择特性进行分类（1）一阶段划分率模型

不分为固定阶层和选择阶层，而是一起来考虑。 （2）二阶段划分率模型

分固定阶层和选择阶层，不考虑地区间的交通 服务水平。

21三交通方式划分过程第20页/共71页OD交通量qij个人属性小汽车利用者固定阶层交通手段选 择可能者公共交通利用 者固定阶层小汽车利用者公共汽车利用者二阶段划分交通量预测框架第21页/共71页232.根据方式选择的基本单位进行分类（1）集计模型(AggregateModel)以交通小区为单位将利用者的方式选择集计起来进行说明的模型。（2）非集计模型(DisaggregateModel,ActivityBased)以个人为单位构造模型来确定各交通方式的选择概率，然后再将每个人的方式选择结果集计起来，预测划分交通量的模型。第22页/共71页指标集计分析非集计分析调查单位各次出行各次出行分析单位交通小区个人（或家庭）因变量小区统计值（连续量）个人的选择（离散量）自变量各小区的数据每个人的数据预测方法回归分析等最大似然法适用范围水平预测交通小区任意政策的体现交通小区代表值的变化个人变量值的变化交通现象的把握

方法出行的发生与吸引 ↓ 出行分布 ↓ 交通方式划分 ↓

径路分配

出行频度 ↓ 目的地选择 ↓交通方式选择 ↓

径路选择表7.4-1集计分析与非集计分析的区别第23页/共71页徒步，自行车徒步以外全交通

方式

自行车个人运输工具公共运输工具

汽车摩托车公共汽车

铁路3.根据方式选择步骤分类

（1）二者择一法

把交通方式的选择分为两步的方法

徒步（2）多项选择法用包含各种方式的选择率公式一次求出选择率的方法。方法简单，但正确提取方式选择的要素十分困难。

25第24页/共71页27a.二元方式划分(BinaryChoiceMethod)该种方式一般多被采用。划分率1.01.0

方式2随机性线性模型非随机型方式1第25页/共71页26b.多元方式划分（Multi-ChoiceMethod）一次计算可以预测各种交通方式的划分率，但随着自变量的增加，模型变复杂。方式3方式1划分率1.00.0第26页/共71页四交通方式划分模型1.出行端点方式选择模型（tripendmodel）

在给出总量后即探讨划分率的方法

（即在出行生成预测后即进行方式划分）2.出行互换方式选择模型（tripinterchangemodel）

在出行分布后进行方式划分

（目前较多采用的方法）

28第27页/共71页29两种出行方式选择模型的比较：出行生成

出行分布 方式划分交通流分配互换出行生成

方式划分

出行分布交通流分配第28页/共71页qmDjDjPmDjDjqOqDqqqjTOiD

i jqij jqij i

m ij m

OiDj

qijm

j

iOiOiOiOiPm

m m

mm iji

mm ijj

mijp

mij

mpijmm第29页/共71页

出行互换方式选择模型优点：便于考虑出行特征和

可用出行方式的特征。缺点：难以考虑出行者的特征，因为它们已被集计到出行矩阵中。

出行端点方式选择模型优点：•能够考虑个体的特征，比如收入、汽车拥有量等。缺点：•难于考虑交通方式服务水平的变化

31第30页/共71页32出行互换方式选择模型计算方法方式划分率计算方法：划分率曲线法（转移曲线法）函数模型法：重力模型的转换模型线性模型Logit模型Probit模型第31页/共71页

0.2 012345678公共交通与小汽车的时间比

划分率曲线法1、划分率曲线法（转移曲线法）第32页/共71页日本广岛公交与小客车的划分率第33页/共71页日本广岛轨道与公共电汽车的划分率第34页/共71页时间差（分）距离差（英里）美国加利福尼亚高速公路划分率曲线（与其它并行公路相比）第35页/共71页表示与时间比为1.0等价的点美国底特律高速公路划分率曲线（与其它并行公路相比）距离比第36页/共71页第37页/共71页第38页/共71页第39页/共71页38线性模型函数模型中最早开发出来的模型。把影响交通方式划分的各种要素用线性函 数的形式表现，从而推求交通方式划分率。用这种方法求出的分担率Pi无法保证划分率必须满足（0，1）之间的条件。为了解决这个问题开发了Logit模型和Probit模型。第40页/共71页随机效用理论：理论基础:Travelbehavioranalysis--TBA–toobservetheindividualbehaviorinreal/virtualmarket观测现实/虚拟市场的个人行为–tounderstandthedecisionmakingprocess了解决策过程–todescribetheprocessinasimplified/generalizedmodel利用简化/一般化模型描述决策过程–toforecastthechangesinbehaviorbasedonthemodel基于模型预测行为的变化4、概率模型法第41页/共71页“Randomutilitytheory”isakeyconceptofTBA.随机效用理论是TBA的关键理念。随机效用理论：Individualsbelongtoahomogeneouspopulation

各个体属于同类母集合Individual’schoicesetispredetermined

各个体的选择集合事先给定Individualsactrationallyandpossessperfect information

各个体的行为理性、把握完备信息

在法律、社会、物理和约束下，始终谋求效用最大化。Thereisdisturbancerelatedto“uncertainty”.干扰与非确定性有关第42页/共71页41Decisionmakingprocess：决策过程Generationofalternatives&choiceset替代方案的产生和选择集–个体环境、交通服务Evaluationofattributesofalternatives替代方案的归类评价–替代方案归类的认识–效用评价Choice选择–随机效用的优化:RUMImplementation交通工具–出行行为第43页/共71页

UjVjj

假定有2种可选方式。个人n选择方式1是因为方式1的效用U1大于方式２的效用U2，即

U1U2

在概率情况下，有，

p1nPrU1

U2其中，Pr[x]:x成立的概率。utilitysystematicerror=+第44页/共71页Randomutilitymaximization-RUMRandomutilitytheoryfrommicroeconomicconsumertheory:–Thurstone(1927),Marschak(1960),

Luce(1959)RUMmodel–Lancaster(1966),McFadden(1974)–Generalizedextremevalue(GEV)model–Modelspecificationdependsonerrortermdistribution:i.e.ProbitModel,LogitModel,NestedLogitModelP(ynXn;,)Prob[UinUjn,jCn]第45页/共71页NobelLaureateinEconomics,2000E.MorrisCoxProfessorofEconomicsDirector,EconometricsLaboratoryUniversityofCalifornia,Berkeley"forhisdevelopmentoftheoryandmethodsforanalyzingdiscretechoice"DanielL.McFadden第46页/共71页HenrySchultzDistinguishedServiceProfessorofEconomicsTheUniversityofChicagoJamesJ.Heckman"forhisdevelopmentoftheoryandmethodsforanalyzingselectivesamples"第47页/共71页pi

eVi

k

eVi

i1

二元Logit模型：

V--效用函数（广义费用）多元Logit模型：k--交通方式的总数两种交通方式多种交通方式第48页/共71页47二元Logit模型曲线1.00.5pcVcVb第49页/共71页48二元Logit模型的性质1.可以得到归一化的划分率；（0,1）2.若Vc=Vb，则Pc=Pb=0.5；3.若Vc>>Vb，则Pc趋向于1。第50页/共71页第51页/共71页第52页/共71页eV(j)多元Logit模型的IIA特性1959年由Luce发现（independenceofirrelevantalternative） 采用Logit模型时，2个方案间的选择概率关系可 表示如下：

V(k)ep(k)p(j)即意味着无论其它交通方式(如轨道交通方式)存在与否，选择小客车与选择公共汽车的相对优劣相等，而实际上并非如此。与小客车相比，轨道交通方式的存在对公共汽车的选择使用有很大影响。第53页/共71页小汽车第54页/共71页第55页/共71页59例题：

在仅有公共汽车和私人汽车两种交通方式的地区，假设有下述Logit交通方式选择模型，试用下表所示行驶时间和费用以及划分率，求出这两种交通方式的将来分布（OD）交通量。第56页/共71页第57页/共71页

cijBUS123113014018021401302203180220130

BUStij12315.011.013.0210.012.012.0314.016.07.0

CARtij12313.08.010.028.07.011.0310.011.03.0表7.4-3公共汽车的行驶时间(min)表7.4-5公共汽车的票价(元)

表7.4-4汽车的行驶时间(min)表7.4-6汽车的行驶费用(元)cijCAR

1 2 3

1214558

2454260

3586019现状第58页/共71页

BPij12310.2730.2650.25320.2820.2480.25530.2390.1920.244

CPij12310.7270.7350.74720.7180.7520.74530.7610.8080.756划分率（公共汽车）划分率（汽车）现状第59页/共71页

BUScij123116017022021701602803220280160

BUStij12315.011.012.0210.011.013.0312.013.05.0

CARcij123126567325652753737524

CARtij12313.08.010.028.07.011.0310.011.03.0表7.4-9公共汽车的行驶时间(min)表7.4-11公共汽车的票价(元)表7.4-10汽车的行驶时间(min)表7.4-12汽车的行驶费用(元)将来第60页/共71页将来OD分布表O\D 1 2 3

计

122.81911.226 5.42739.471

211.08070.585 7.99589.660

3