第3章 交通需求预测模型

ˆ xt T at bt T ct T 2
式中， at 3St (1) 3St (2) St (3)
bt
(6 5 ) St (1) 2(5 4 ) St (2) (4 3 ) St (3) 2( 1) 2
2 ct ( St (1) 2St (2) St (3) ) 2( 1) 2
3.2 交通生成预测模型
3）运输系统内的客货流模式又将促使运输系统的动态变化，即 为了适应客货流模式的现状与发展，政府或企业必然会改善 现存的运输服务或发展新的运输服务。 4）运输系统与社会经济系统存在互动关系，即当交通运输适当 超前发展并与社会经济发展相适应时，可以促进社会经济的 发展；社会经济的发展又可以为交通运输基础设施建设提供 资金保障，形成良性循环。当交通运输事业落后，不适应社 会经济发展时，将阻碍社会经济的发展，形成恶性循环。如 我国的西部地区，经济发展滞后，人民群众生活相对贫困， 其中一个很重要的原因就是交通基础设施落后，长期处在比 较封闭的状态。
3.2 交通生成预测模型
交通运输系统与社会经济活动系统的基本关系，可用下图表示：
运输 系统
客货流模 式
社会经济 系统
交通运输系统与社会经济活动系统基本关系
1）运输系统内的客货流模式（客货流量、流向）决定于运输 系统本身及其所处的社会经济系统，即社会经济活动和运输 系统本身越发达，客货流需求量越大； 2）运输系统内的客货流模式又将促使社会经济系统的动态变 化，即通过提供运输服务的资源消耗和运输系统的建设发展， 促进社会经济系统的发展；
3.1 社会经济和人口预测模型
2 因果关系分析法 就是运用“经济活动在其发展过程中，也然存在着各种 复杂的因果关系”这个原理，找出并分析预测对象发生和发 展的主要因果关系，据此建立起一定的数学模型，通过模 型来认识预测对象发展的数量变化规律，并预测未来。 因果关系分析法主要包括： 回归分析法； 经济计量模型； 投入产出模型； 神经网络模型等。
4.2 交通生成量预测一般理论与方法
（3）弹性系数法
弹性系数法是通过研究单位社会经济指标产生的小区 交通出行量，预测将来吸引、发生量的一种方法。此法 是综合考虑我国经济发展水平和产业结构和发展趋势， 参考O、D调查区域社会经济有关文献资料，确定弹性系 数的大致范围，结合所得出的历史弹性系数及所处区域 位置及相关运网历史交通量与直接影响区历史经济量的 回归分析作为进一步的分析手段，确定出项目影响区的 交通增长弹性系数，依此进行发生、吸引交通量预测。 根据项目影响区经济发展速度预测结果和运输弹性系数， 按下式计算交通量增长率： 交通量增长率=GDP增长率*运输弹性系数
3.1 社会经济和人口预测模型
2）二次指数平滑法 以相同的平滑系数 ，对时间序列进行两次平 滑修匀，使长期趋势更清楚地显示出来，然后根据 两次平滑数列建立线性趋势预测模型。
ˆ xt T at bt T
式中，
at 2St (1) St (2)
bt
( St (1) St (2) ) 1
求解微分方程即可得预测模型 将解还原得原始序列的预测公式
ˆ ˆ ˆ X (0) (k 1) X (1) (k 1) X (1) (k )
ˆ ˆ X (1) (k 1) [ X (0) (1) ]e ak a a
或
ˆ ˆ X (0) (k 1) (a)[ X (0) (1) ]e ak a
－未来年i区发生或吸引交通量平均增长
Ri
率；
n
—预测年与基年的年份差。
3.2 交通生成预测模型
一般先采用弹性系数法预测各节点的交通生成量，通过比较后 确定各节点的交通生成量预测值。 影响交通生成量的因素，主要影响有：
（1）人口与社会经ห้องสมุดไป่ตู้发展水平。人口与社会经济发展水平是一个交通
小区（节点）发展规模的重要标志，人口与经济活动是分不开的，有了 人 口与社会经济活动就必然会产生交通流量的需求，这种需求必然要通过 交 通运输系统来实现。 （2）交通运输系统的设施。运输系统的数量与质量对交通流量有着 直 接的影响。运输系统的通过能力大，将吸引更多的交通流量；运输系统 能 力低，必然导致交通状况的恶化，影响交通需求的实现。 （3）土地利用状况。交通小区的土地利用主要包括：经济水平与结
1 时间序列预测法 又称时间序列预测法，是收集和整理过去的 交通量资料，从中找出交通量随时间而变化的规 律，并用数学模型来表示这种规律，然后按此模 型进行预测。 该类模型包括： ① 趋势外推法； ②指数平滑法； ③灰色系统法； ④人工神经网络法、小波分析法等。
3.1 社会经济和人口预测模型 (1)趋势外推法 趋势外推法包括: 线性模型 多项式模型 生长曲线模型 等等。
3.1 社会经济和人口预测模型
一、预测的一般理论与方法
1）预测 就是根据事物过去和现在的发展情况与变化规律，去 推测未来。 2）预测特性 一般具有科学性、近似性和局限性等特点。 3）预测方法分类 一般可分为定性预测法和定量预测法两大类。
二、定性预测法
定性预测是在广泛搜集、了解对象的客观背景、基础资料 的基础上，分析、研究对象的发展规律，判断对象在一定时期 内的发展趋势，由此作出对象的发展预测。目前常用的定性预 测方法是专家评估等方法。 专家评估法是依靠专家为索取信息的对象，组织各领域的 专家运用专业方面的经验和理论，研究预测对象的性质，考虑 预测对象所处的社会环境和背景，通过直观地对过去和现在发 生的问题进行综合分析，并从中找出规律，借以对发展趋势作 出判断。 专家评估法主要包括： 个人判断法； 专家会议法； 头脑风暴法； 特尔菲法； 交叉影响法等方法。
，则GM(1,1)模型相应的微分方程为
dX (1) aX (1) dt
式中：a 为发展灰数； 为内生控制灰数。
3.1 社会经济和人口预测模型
ˆ ˆ 设 a 为待估参数向量, a 利用最小二乘法求解可得式 a
ˆ a ( BT B)1 BT Yn
式中：
3.1 社会经济和人口预测模型
三、定量预测法
定量预测：是指利用成序列的原始数据，借助数学手段， 在对原始数据进行整理、加工、分析、模拟的基础上建立数学 模型，最后利用这个数学模型进行预测。 定量预测方法分为: 时间序列法； 因果关系分析法； 产运销平衡法； 其它方法。
3.1 社会经济和人口预测模型
3.1 社会经济和人口预测模型
（2）指数平滑法 该方法用平滑系数对时间序列的历史数据进行加权修 匀，建立指数平滑数学模型进行预测的方法。通常采用一、 二、三次指数平滑法。 1）一次指数平滑法
ˆ ˆ ˆ xt 1 xt ( xt xt )
其中，
ˆ xt 1

ˆ xt
xt
－ t+1时段的预测值； －t时段 的实际值； －t时段 的预测值； －平滑指数， 1 。 0
3.2 交通生成预测模型
交通小区交通量生成预测通常有以下3种方法： （1）运量转换法。即在社会经济增长预测的基础上，对各 节点的旅客运输量、各主要运输货物的产量和需求量的增长预 测，应用O-D调查中得到的各货类、各车型的实载率和各节点 分车型发生量与吸引量，再把运量转换为交通量。 （2）土地利用模型法。即在人口、社会经济、汽车保有量 等预测的基础上，通过对各节点的土地利用状况的分析，应用 基年交通生成量数据建立土地利用模型，直接预测各节点的交 通生成量。 （3）弹性系数法。即利用公路交通调查历史数据资料和基 年O-D调查得到的交通生成量数据，通过分析建立交通增长与 社会经济增长的弹性系数变化关系，预测各节点的交通生成量。
0.5[ X (1) (1) X (1) (2)] 1 (1) (1) 1 0.5[ X (2) X (3)] B (1) (1) 0.5[ X (n 1) X (n)] 1
X (0) (2) (0) X (3) Yn X (0) (n)
3.2 交通生成预测模型
二、交通量生成预测
交通量生成预测是指对路网中各交通小区（节点）的交通发 生（O）量和吸引（D）量的预测。 为了预测各小区的交通发生量和吸引量： 首先必须确定运输网络及其O-D小区； 其次是分析影响交通量生成的主要因素，从定性角度给出区 域交通运输发展宏观框架，并采用统计分析等方法建立数学模 型，给出预测值；然后通过实际分析和检验，确定预测值及其可 信度。
3.1 社会经济和人口预测模型
（1）回归分析法 回归分析预测法就是一种通过分析研究因变量与相关 因素的联系规律从而进行预测的方法。 在诸多影响因变量的因素中，有些是与其它因素独立 或近似独立的，有些则是密切相关的。我们选取其中主要的 而且各自是相互独立的因素作为自变量。然后分析每个自变 量与产生量大致的函数关系。 回归分析法又分为： 线性回归分析法：一元线性回归分析，二元线性回归 和多元线性回归分析； 非线性回归分析法： 如多元线性回归法，是从调查数据中，选取某个自变 量与多个因变量的多组样本值，建立多元线性回归模型:
4.2 交通生成量预测一般理论与方法
根据交通量增长率预测结果和基年OD表中各 交通小区发生、吸引交通量，按下式计算出未来 各特征年各交通小区客货发生、吸引交通量，其 计算公式为： Qi Q0i (1 Ri )n
式中：
Qi
－未来年i区发生或吸引交通量；
Q 0i
－基年i区发生或吸引交通量；
第3章 交通需求预测
3.1 社会经济和人口预测模型
3.2 交通生成预测模型
第3章 交通需求预测模型
交通需求是社会经济活动对交通运输需求的具体反 映，交通需求预测（也称交通生成量预测），必需以社 会经济活动及其发展趋势为基本依据。 本章根据交通量的生成预测研究的一般规律，先研 究项目影响区社会经济活动和人口发展趋势，再预测交 通量的生成。
St (3) St (2) (1 )St 1(3) ——三次平滑指数
3.1 社会经济和人口预测模型
（3）灰色系统法
该理论是我国学者邓聚龙教授在上世纪80年代初提出的处 理不完全信息的一种新理论，该理论应用关联度收敛原理、生 成数、灰导数等观点和方法建立微分方程模型。如GM (1,1)表 示一阶单个变量的微分方程，是最常用的灰色预测模型。灰色 预测在诸多领域(包括交通量预测)都有较好的应用。
设时间序列 作累加生成新序列
X (1) (k ) X (0) (i ), k 1, 2,..., n
i 1 k
X (0) 有
n个观测值， X
(0)
{X (0) (1), X (0) (2), X (0) (3),..., X (0) (n)}
X (1) {X (1) (1), X (1) (2), X (1) (3),...., X (1) (n)} ，其中
3.1 社会经济和人口预测模型
P b0 b1 X 1 b2 X 2 bnXn
式中，
P －因变量；
bk
－待定的系数（偏回归系数）； Xk －被选出的自变量， 1, 2,, n k
3.2 交通生成预测模型
一、分析交通运输与社会经济活动的关系
现代社会经济的发展进程表明，交通运输与社会经济活动 紧密相关，交通运输是社会经济活动的基础，通常会对社会经济 发展与变革的途径发生影响；同样，社会经济的变化也会引起交 通运输的变化；交通运输的发展应与社会经济的发展相适应，并 保持合理的比例关系，交通运输具有先行地位。 交通运输业具有基础性，其基础性表现在：国民经济生产、 人民生活与国防建设对交通运输业具有普遍需求性，交通运输业 是国民经济大系统得以有效运转和协调发展的主要承载体，是国 家富强、国民经济发展的基本条件。随着社会进步，经济的繁 荣，国民经济对交通运输业的依赖性愈强，交通运输业所起的作 用也就愈大。
St (1) xt (1 )St 1(1)
St (2) St (1) (1 )St 1(2)
T
－一次平滑指数； －二次平滑指数； －预测的超前期数。
3.1 社会经济和人口预测模型
3）三次指数平滑法 当历史观测量构成的时间序列呈非线性增长变动趋势 时，常用三次指数平滑法来进行预测。