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第17章 交通预测

交通预测是根据对历史和现状的社会经济、交通供应及交通特征资料的分析研究,建立各种预测模型,并运用这些模型推算未来的交通需求,预测规划区域未来交通网络的交通状况,为交通系统的规划、评价提供依据。

交通预测通常分为交通生成、交通分布、交通方式划分和交通分配4阶段进行。交通预测的方法和模型很多,这里只介绍预测的基本原理和一些最常用的方法或模型。

交通生成预测

交通生成预测的目的是建立分区产生的交通量与分区土地利用、社会经济特征等变量之间的定量关系,推算规划特征年各分区所产生的交通量。一般要分别分析一个交通小区的发生交通量和吸引交通量。交通生成预测的方法包括生成率法、类别生成率法和回归分析法等多种方法。

1.生成率法

从交通调查资料中,得出单位用地面积(单位人口或单位经济指标等)交通产生、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(人口总量或经济指标等)进行交通生成预测。

例如,某交通区规划预测有10000居民,根据现状居民出行调查资料统计结果,人均出行产生次数为2.4次/日,则运用生成率法,规划期交通产生量为:10000×2.4=24000人次/日。

2.类别生成率法

类别生成率法是考虑对交通产生或吸引影响较大的某些因素,如人口、用地面积、用地性质等,由这些因素组合成不同生成率的类别,根据现状调查资料,统计不同类别的单位指标的交通产生、吸引量,进而进行交通生成预测。

3.回归分析法

回归分析法是根据调查资料,建立交通产生或吸引与其重要因素间的回归方程,利用所建立的回归方程,通过对主要影响因素的预测,进而预测交通产生或吸引。

回归分析是一种统计学方法,根据对因变量与一个或多个自变量的统计分析,建立因变量和自变量之间的相互关系,最简单的情况是一元回归分析,其一般形式为:

“例2”某城市经过调查分析,认为各分区产生的出行主要与该分区拥有的小汽车数有关。试建立分区出行生成与汽车保有量之间的定量关系。

多元回归分析的原理与一元回归分析相类似。例如,进行居民出行发生预测时,首先考虑居民的性别、年龄、职业、生活水平、所在区域和公休情况等因素,经分析研究,最后确定几个主要因素作为分析变量。

交通分布预测

交通分布就是交通区间的交通流。现状的交通分布可从OD表中体现出来。交通分布预测的目的就是根据现状OD分布及各区因经济增长、土地开发而形成的交通量的增长,来推算未来各交通区之间的交通分布。预测方法有很多,大体上可分为两类:一类是增长系数法,包括均衡增长率法、平均增长率法、底特律法、福雷特法等数种;另一类为重力模型法,包括无约束重力模型、乌尔希斯模型、美国公路局模型等。另外,还有线性回归法、介入机会法等。

交通方式划分预测

交通方式划分预测就是预测各种交通方式承担的交通量。根据现状的交通方式划分、居民出行特征和各种交通方式的运营特性建立交通方式划分模型。

交通方式分担是指所采用的某种交通方式的出行占一个地区全部出行数的比例,把每种交通方式所分担的交通量称作该交通方式的分担交通量。将某种交通方式承担的分担交通量占全部交通量的比率称作分担率或选择率。

交通方式的选择模型是交通规划中的经典模型之一。公共交通方式的分担如果合理,能够使得城市优先的交通空间得到合理利用,能够缓解城市交通拥挤。据测算,公共汽车占用道路和停车用地是最经济的,以每平方米每小时通行人数的多少为标准衡量道路的使用效率,公共汽车是小汽车的10~15倍。有关测算还表明,运送同样数量的乘客,公共交通(包括公共电汽车、地铁、轻轨等)与私人小汽车相比,分别节省土地资源3/4、建筑材料4/5、投资5/6;私人小汽车产生的空气污染是公共汽车的10倍;交通事故比公交高100倍。因此,如果能够引导部分私人小汽车使用者去使用公共交通,那么其余的小汽车使用者将会从交通服务水平的改善中受益。

由于影响出行者选择的因素有很多,如可靠性、舒适性和安全性、方便性,出行者的社会经济特征、出行类型等。因此,可以从不同角度考虑交通方式选择问题,建立各种各样的交通方式划分模型。

根据各模型在预测过程中的阶段不同可以分为以下4类。

①方式划分与出行生成同时进行预测;

②方式划分在出行生成和出行分布之间进行预测;

③方式划分与出行分布同时预测;

④方式划分在出行分布与交通分配之间进行预测。

一般来说,最常用的是第4类模型。

交通规划中在建立交通方式划分模型时,需考虑的因素有地理环境、交通系统服务水平、出行目的、出行距离、公交车辆实载情况等。

因此,交通方式选择问题是交通规划和政策制定中的重要组成部分。它影响着在城市中的出行效率、城市交通用地数量及能否向出行者提供更多的选择的可能性。对这一问题的研究在世界各个城市异常活跃,提出了各种有针对性的方法和措施。而研究交通方式分担的目的就在于对现状和未来进行分析,从而建立起一个合理的分担关系。由于建模者从不同的角度来考虑交通方式选择问题,因此建立了各种各样的交通方式划分模型。

交通方式分担率模型,根据在交通需求预测过程中考虑交通方式分担的阶段不同,可划分为出行末端模型和地区间模型两类。前者由于无法考虑地区间交通服务水平和交通方式间的竞争关系等因素的影响,而被逐渐少用;后者被广泛应用,常用的预测模型有分担率曲线法和函数法。

交通分配预测

交通分配预测就是将预测的各交通区间、各种交通方式的交通量分配到具体的道路网上去,进而得到路段交通量。

交通分配需考虑以下几个因素。

①交通方式,即出行者所采取的交通形式。

②行程时间,即在起讫点之间采用某一交通方式所需时间,它直接影响着出行分布、交通方式的选择和交通分配。

③路段上的速度与流量之间的变化关系。

分配交通量的目的是推求具有起讫点的交通,在规划路网图上究竟沿哪些线路运行,根据图上的交通量来鉴定规划路网是否适当。

交通分配方法常用的有:全有全无分配法(最短路径法)、容量限制分配法、多路概率分配法等。

1.全有全无分配法(最短路径法)

该法是取路权(通常为行程时间)为基准。假定车辆的行驶速度不受路段、交叉口交通负荷的影响,将两交通区间的交通量分配到连接两交通区之间的路权最小的线路上,其他道路不分担交通量。当所有的起讫点交通量在路网上都通过了最短通路分配,就完成了全有全无分配。最后,累计得出各路段和交叉口的总交通量。

全有全无分配法的关键为寻找网络最短路径。寻找方法有多种,包括动态规划法、矩阵迭代法、线性规划法等。

2.容量限制分配法

全有全无分配法通常会产生这样的结果,具有最少费用的道路吸引了大量的出行交通量,而不具有最少费用的道路则只有少数的出行交通量。但实际上这种情况不大可能。因为原来最小费用的道路,当大量出行集中于该路时,行车速度就会变慢、超车困难,而变成不是最小费用路段。

运行费用和交通流量之间存在着某种平衡关系。容量限制分配法,就是考虑了车速与流量之间的关系来解决交通分配问题。

容量限制分配法的主要步骤如下。

①建立分配路网,以“零流量”路段行程时间开始。

②依次对OD点计算通过路网的最短行程时间的通路。

③按全有全无分配模型,将OD点对应的交通量加到路网上。

④计算分配到每条路段上的交通量。

⑤用流量一行程时间模型,重新计算路段行程时间。

⑥用修正的路网行程时间,按全有全无分配模型将下一OD点对应的交通量分配到路网上。

⑦返回到步骤④,并继续进行分配,直到分配完毕为止。

3.多路径概率分配法

一般来说,各交通区之间有许多条线路相通,实际上出行者将分布于这些路线上。因为出行者不可能精确地判断哪条道路最合适,不同出行者可能会有不同的选择。多路径概率分配法就是考虑这种实际情况,将OD交通量以一定的概率关系分配到各路段上。

多路径概率分配法根据实际路线费用函数得出道路的运行费用,并假定出行者不知道所使用路线的实际费用。给定一个偏差值,调整出行者对这种道路运行费用判断的不精确性,尽可能将所有的出行合理地分配到路网上。

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