3.3-交通需求预测解析

3.3.1交通规划理论的发展历程交通规划理论的产生和发展大致可分作四个阶段：一、萌芽阶段如我国古代城市道路网的形成、1944年美国进行了有史以来第一次针对交通出行的家访调查、20世纪50年代美国借用系统分析方法对城市路网的布局进行了分析、日本于1950年在东京进行了机动车出行OD调查。

但这些只是局部的尝试性探索，作为系统的交通规划理论尚未形成二、四阶段法阶段以1962年美国芝加哥市发表的《ChicagoAreaTransportationStudy》为标志，交通规划理论得以诞生。该阶段把交通规划中的交通需求分析分为交通发生、交通分布、交通方式划分和交通分配四个步骤进行，这就是交通规划的四阶段法理论。1962年美国制定的联邦公路法规定凡5万人口以上城市，必须进行城市交通规划，方可得到联邦政府财政补贴。

三、非集计模型(DisaggregateModel)阶段该模型最早始于20世纪60年代后期，20世纪70年代后，McFadden等学者对其进行了深入的研究，并推向实用化。四阶段法是将个人的交通活动的数据资料按交通分区进行统计处理的，是以交通分区为单位的模型非集计模型的分析单位是个人，对调查得到的数据不进行统计处理，而是引入效用理论、概率论的方法进行直接分析。四、平衡模型加计算机阶段

1975年LaBlanc发明Beckmann平衡交通分配模型的算法以来，人们借助数学规划方法、神经网络法、计算机技术使该模型得以推广应用。因此，现代道路交通规划最为突出的特点是交通流的定量化，它从交通的基本发生源着手，研究交通源的发生规律、交通流的时空分布规律、出行者对道路交通系统的选择规律。这些特点使道路交通规划能更多地从系统的社会经济效益、交通质量来进行规划，使道路交通规划更具有科学性。3.3.2交通需求预测交通需求预测是利用资料调查与分析的成果建立各种预测模型，并运用这些模型预测规划区域未来交通需求状况，其目的是为交通系统的规划、评价提供依据。一、城市交通预测的内容：城市客运交通预测城市居民出行预测城市流动人口出行预测城市对外及过境客运交通预测城市货运交通预测城市市内货运交通预测城市对外及过境货运交通预测二、城市交通预测的步骤四阶段模型交通生成(TripGeneration)交通分布(TripDistribution)方式划分(ModalSplit)交通分配(TrafficAssignment)交通方式预测也可在交通分布预测之前进行除了“四阶段模型”之外，还有将四个步骤中的某几个步骤合并成一个步骤进行的——组合模型交通生成预测方法生成率法由现状调查得到单位用地面积（单位人口或单位经济指标等）产生、吸引量，假定其是稳定的，则根据规划期限各交通区的用地面积（人口量或经济指标等）进行生成预测类别生成率法在生成率法基础上细化为不同类别回归分析法根据调查资料，建立交通产生或吸引与其主要影响因素之间的回归方程，通过对主要影响因素的预测，利用所建立的回归方程预测交通产生量或吸引量类别回归分析法在回归分析法基础上细化为不同类别时间序列法用现在和过去的交通生成资料，对交通生成与时间的关系进行回归，并用此回归方程预测未来交通生成弹性系数法通过研究确定交通的增长率与国民经济发展的增长率之间的比例关系——弹性系数，根据国民经济的未来增长状况，预测交通的增长率，进而预测未来交通

预测方法对比微观预测法

回归分析法宏观预测法

时间序列法弹性系数法时间序列法外表（趋势）分析简单精度低回归分析法内在（本质）分析复杂精度高弹性系数法内在（本质）分析简单经验性精度一般交通分布预测增长系数法包括均衡增长率法、平均增长率法、底特律法、弗雷特法等其基本假定是交通分布的模式现在和将来变化不大，因此简单、方便，但当土地利用、交通源布局等有较大变化、预测区域交通设施状况有较大变化时，误差较大。弗雷特法两交通区之间未来的交通量不仅与两个交通区的交通生成增长系数有关，而且还与整个规划区域的各交通区的交通生成增长系数有关。基本假定：交通区i到交通区j的交通分布量与交通区i的交通产生量、交通区j的交通吸引量成正比，与交通区i和j之间的交通阻抗参数成反比。交通阻抗参数：反映交通区间交通便利程度的指标，是对交通区间交通设施状况和交通工具状况的综合反映。可用距离、时间或费用等表示。重力模型法1、无约束重力模型模型为：不满足于约束条件中的任何一个无约束重力模型预测通过拟合现状OD，用最小二乘法确定待定系数k,αβγ。将预测的发生量Ti和吸引量Uj及阻抗代入无约束重力模型公式，计算Xij若Xij不满足约束条件，则用增长率法进行迭代计算，使其满足约束条件。如迭代时，可采用下列公式：重力模型的特点优点：考虑因素全面对交通阻抗参数的变化能敏感地反应没有完整的现状OD资料也可采用缺点：计算复杂当交通阻抗趋于零时，误差较大。

4、重力模型的验证用模型计算的分布值为，实际调查值为则：计算值与其临界值的比较。3.3.3交通方式预测交通方式预测方法综述1、转移曲线法转移曲线是根据大量的调查统计资料绘出的各种交通方式的分担率与其影响因素间的关系曲线。该方法特点：简单、方便，但要绘出这些曲线需进行大量的调查，进行大量的统计分析，且只能反映相关因素变化相对较小的情况。

2、概率模型法（MNL）模型为：Pijm——交通区i到交通区j，交通方式m的分担率。rijk——交通区i到交通区j，交通方式k的交通阻抗3、重力模型的转换模型如将重力模型中表示各交通区间交通便利程度的交通阻抗转变为表示各交通区间各种方式便利程度的交通方式阻抗，则可得出如下形式的交通分布与方式组合重力模型：其中Tijm——从交通区i到交通j，第m种交通方式的交通量；4、回归模型法——产生分担组合模型该模型是通过建立交通方式分担率与其相关因素间的回归方程，作为预测交通方式模型。其中Gim——交通区i、交通方式m的交通产生量；Xn——相关因素，如人口、土地使用、生活水平指标等。交通方式的分类可分为：自由类、条件类和竞争类。1、自由类交通方式主要指步行交通，影响因素（内在因素）包括：出行目的、出行距离、气候条件等2、条件类交通方式主要指单位小汽车、单位大客车、私人小汽车、摩托车等交通方式影响因素（内在因素）包括：有关政策、社会、经济的发展水平。影响因素（外在因素）包括：车辆拥有量、出行目的、出行距离等。3、竞争类交通方式包括：自行车、公共汽车、出租车、卡车等。影响因素（外在）包括：交通政策、地理环境。对客运交通的影响因素（内在）：交通时间、交通费用、舒适程度、生活水平、出行目的等。对货运交通的影响因素（内在）：交通费用、交通时间、服务水平等。城市居民出行方式结构预测

---无锡市居民出行方式结构

3.3.4交通分配交通分配就是把各种出行方式的空间OD量分配到具体的交通网络上，通过交通分配所得的路段、交叉口交通量资料是检验道路规划网络是否合理的依据。某城市机动车高峰小时路段交通量分布一、综述WARDROP原理Wardrop第一原理：网络上的交通以这样一种方式分布，就是所有使用的路线都比没有使用的路线费用小；Wardrop第二原理：车辆在网络上的分布，使得网络上所有车辆的总出行时间最小。交通分配方法平衡分配法如果分配模型满足WARDROP第一、第二原理，则该方法为平衡分配法。非平衡分配法如果采用模拟方法进行分配称之为非平衡分配法。1、平衡分配法固定需求分配法在分配模型中，出行OD矩阵T(i,j)固定不变。其模型为：求解算法：Frank-Wolfe算法弹性需求平衡分配模型这类分配模型中，出行OD矩阵T在分配过程中是连续变化的，OD点对之间的出行量取决于出行时间。模型同固定需求分配模型，约束条件用上式替代。求解时将其转化为固定需求问题求解。组合分配平衡模型在组合分配模型中，交通分配与出行分布或方式划分为同步进行，并相互影响。平衡分配模型特点结构严谨，，思路明确，但维数太大，约束条件太多，求解困难。2、非平衡模型最短路（全有全无）分配容量限制分配多路径分配容量限制——多路径分配二、最短路交通分配在分配中，取路权（两交叉口间的出行时间）为常数，即假设车辆的路段行驶车速、交叉口延误不受路段、交叉口交通负荷的影响。每一OD点对应的OD量被全部分配在连接该OD点对的最短线路上，其他道路上分配不到交通量。

最短路交通分配

AB100100100出行量T(A--B)=100辆三、容量限制分配方法容量限制分配是一种动态的交通分配方法，它考虑了路权与交通负荷之间的关系，即考虑了交叉口、路段的通行能力限制，比较符合实际情况。容量限制分配有：（1）容量限制——增量加载分配（2）容量限制——迭代平衡分配1、容量限制——增量加载分配先将OD表中的每一个OD量分解成K部分，即将原OD表分解成K个OD表，然后分K次用最短路分配模型分配OD量，每次分配一个OD分表，并且每分配一次，路权修正一次，路权采用路阻函数修正，直到把K个OD分表全部分配到网络上。

容量限制交通分配

AB40+202030+1010401020+4030+1030出行量T(A--B)=

40+30+20+10

1234567891012345101006050403020

4030302520

20202015

101510

1010

5

5

5

5

5分配次序K分配次数K与每次的OD量分配率（％）2、容量限制——迭代平衡分配

先假设网络中各路段流量为零，按零流量计算路权，并分配整个OD表，然后按分配流量计算路权，重新分配整个OD表，最后比较新分配的路段流量与原分配的路段流量，新计算的路权与原计算的路权，若两者比较接近，满足迭代精度要求，则停止迭代，获得最后的分配交通量。若不能满足迭代精度要求，则根据新分配的流量重新计算路权，重新分配，直到满足迭代精度。3.3.5出行需求预测的总结

假设未来的交通为未来的土地使用活动和未来的运输供应的函数。首先，假设运输供应有极少的变化，进行一些未来城市发展模式的交通计算，这将预示未来问题的大小以及显示最迫切需要新运输设施的地方。交通规划的目的是设计交通系统以便为未来的各种土地使用模式服务。由于土地使用预测的不肯定性，所以应对各种可能的土地使用规划方案与交通规划方案的交通含义进行检验。图4．5概括了在交通规划过程中的主要步骤。在此图的左边，目前土地使用和运输产生了对各种交通的需求，这些要求可用根据基本年资料标定的各种系统模型定量。这些模型——主要为交通通生成、交通分布，交通方式划分及交通分配的方程——代表任何已知土地使用活动与运输供应的输入的系统相互作用。图4．5的右边表示未来土地使用与交通为标定的各种出行需求模型的输入变量，而这些方程的解就是交通预测。交通规划者们在设计交通系统时昂关心的是空间和时间方面的交通预测。在标定的出行需求模型中，空间细节是用分区标记表示的。下面列出几个主要步骤。

〔a)将未来土地使用活动的分区值代人交通生成模型以预测分区产生和吸引的交通。(b)把预测的交通生成和吸引作为变量输入交通分布模型，而对这些方程的解则得出预计的交通要求线模式。

(c)交通方式划分和交通分配模型把这种交通的空间模式转换成为建立在未来交通系统运行特性基础上的具体方式和具体路线的交通流量。

(d)未来运输供应的表达——路网配贵结构与服务水平——作为分区间交通的阻抗输入各种模型。

(e)由于运输供应对交通的重要性，应该有一连接各种模型的反馈回路(feedbackIooP)(见Btunden，1971，第24—25页)，它保证各种模型内部一致并且给出一个平衡的答案。第一节城市道路系统规划规划原则：应满足客、货车流、人流的安全畅通应综合考虑城市相关功能，使之相互协调应功能明确、系统清晰、不同等级道路相互配合应成环成网，防止断头、堵口或卡口应考虑今后城市用地的扩张、交通结构的变化和快速交通的要求应与城市出入口、区域公路网有良好的配合应留有发展的余地一、道路网布局规划（一）干道网的结构形式和特点干道网的结构形式:方格网式、环形放射式、自由式、混合式1、方格网式（棋盘式）优点：布局整齐，有利于建筑布置和方向识别；交通组织简便，有利于机动灵活地组织交通。缺点：对角线方向交通不方便，道路非直线系数大适用：地势平坦的中小城市和大城市的局部地区2、环形放射式该形式干道网一般都是由旧城市中心区逐渐向外发展，由旧城市中心向四周引出放射干道的放射式道路网演变过来的。放射式道路网虽有利于市中心对外联系，却不利于其他地区之间的联系，因此，通常加上一个或几个环城道路，便形成了环形放射式道路网。优点：有利于市中心区与各分区、郊区、市区周围相邻的各区之间的交通联系，非直线系数较小。缺点：交通组织不灵活，街道不规则，市中心区交通易集中适用于：大城市和特大城市3、自由式以结合城市地形为主，路线弯曲无一定的几何图形。优点：能充分结合自然地形，节约道路工程费用。缺点：非直线系数大，不规则街坊多，并造成建筑用地分散。4、混合式是三种干道网形式的混合，如使用得当，既可以发挥它们的优点，又可避免它们的缺点。（二）道路网总体布局规划要根据土地使用、客货交通源和集散点的分布、交通流向，并结合地形、地物、河流走向、铁路布置、出入口道路和原有道路系统，因地制宜地进行。城市道路分为：快速路、主干路、次干路、支路和自行车专用路、步行专用路。道路网规划首先应规划以通行机动车为主的城市快速路和主干路系统，构成城市道路网的骨架，在此基础上规划次干路、支路等其它道路。二、道路规划快速路：应设置中间隔离设施，分隔对向车流。两侧不应设置吸引大量车流和人流的公共建筑出入口，两旁的视野要开阔，部分路段可采用高架的形式。主干路：机动车、非机动车要分流，交叉口之间的分隔带要尽量连续，两侧不应设置吸引大量车流和人流的公共建筑出入口次干路和支路：两侧可以设置吸引大量车流和人流的公共建筑、机动车和非机动车的停车场、公交站点和出租车服务站。支路两侧还可以设沿街商店。三、道路交叉口规划城市道路交叉口应根据道路的等级、交通流量流向和周围的用地状况等综合确定。包括：无信号灯管理交叉口、信号灯管理交叉口、环形交叉口、立体交叉等形式。公共加油站规划服务半径：0.9~1.2公里分布：大型停车场附近、主要交通干道、城市主要出入口道路等。要求：不影响交通畅通和不妨碍道路交通安全，同时方便加油。第二节城市道路交通设施规划第三节城市公共交通规划城市公共交通是指城市定时定线的公共汽车、公共电车、轻轨、地下铁道、轮渡等交通。一、公共交通方式规划

不同规模城市的主要公共交通方式二、公共交通线路网和线路规划1、公共交通线路网的类型:设有中央终点设施的放射形网络常用于小城市，所有的线路均使用同一个位于城市中央的终点站。优点：乘客只需作不多于一次的换乘即可完成出行，管理调度方便。缺点：对于切线状出行绕路多，出行距离和时间长。适合有地铁和轻轨的大城市。优点：能提高客位利用率，主干线和驳运线路的车间距可以调整到任何选定的运力水平。主干线和驳运线相结合的网络

带有环线或切线状线路的放射形网络优点是直达出行率高，出行时间短。经市中心的出行量可降到最低，能适应出行需求很大的城市。按几何形状分：2、公共交通线路网和线路规划的原则城市中有多种公交方式时，其线路网必