城市道路交通量总量控制预测法探讨

第23卷　第3期重　庆　交　通　学　院　学　报2004年6月Vo1123No13JOURNA L OF CH ONG QI NGJ I AOT ONG UNI VERSITY June2004
城市道路交通量总量控制预测法探讨
张建旭,1Ξ　朱顺应,　刘　伟,　刘剑峰
(重庆交通学院交通及汽车工程系,重庆400074)
摘要:从系统工程的角度出发,把项目影响区作为一个大系统,交通基础设施建设作为其中的一个子系统,从整体上计算包含诱增交通量在内的总的交通量,然后按照考虑众多因素的比例法将其分配在各交通小区中,最后在区域交通网络中进行分配,从而获得拟建项目的远景交通量.
关　键　词:交通量预测;系统工程;总量控制法;诱增交通量
中图分类号:U49111+4 文献标识码:B 文章编号:10012716X(2004)0320086204
传统的道路交通量预测基于大范围的OD调查,非常的耗费人力、物力,这对于一般的城市道路建设项目或大型的道路、桥梁建设项目的工可阶段来说,前期大批量的资料收集是一笔不小的开支.如何以较小的代价,预测远景年限的交通量,然后比较科学的确定项目建设规模,笔者在文中以系统工程的思想提出了一种快速简化的解决方法.
一般工程可行性研究将所建项目的远景年交通量按其构成来源划分为3种类型:正常交通量、转移交通量和诱增交通量.
正常增长交通量是指交通量按其固有的发展规律,自然增长的交通量,包括现有交通量(若为改建项目)和正常增长部分交通量两部分,现有的预测模式常采用单因素或多因素回归分析模型,通过研究正常增长交通量与国民经济、人口、汽车保有量等指标的关系进行预测.
转移交通量是指项目建成投入使用后,由于竞争关系而从其它路线转移过来的交通量和从其它交通方式转移过来的交通量,现有预测模式是通过研究道路运输所提供的行驶条件,包括行驶时间、费用、距离或舒适程度等,与其它运输方式或平行道路所能提供的行驶条件进行对比,然后考虑项目建设前后区域间运输阻力的变化带来的交通量的重新分布.
诱增交通量的构成较为复杂,大体包括:道路建设项目对国民经济的诱增作用带来的诱增交通量,道路建设项目的开通带来空间的接近性产生的诱增交通量等,对于诱增交通量,有些学者利用重力模型,分别按照项目所连接区域之间有无现状交通量,考虑区域之间由于项目修建前后道路阻力的变化带来的路段交通量的变化量做为诱增交通量;有些项目工可则采用类比法,确定一个诱增交通量相对于趋势交通量的比率.综合考虑针对不同交通量来源的现有预测方法,发现3种类型交通量的预测结果相互都有交集部分,而且针对其中的难点部分-诱增交通量的预测,有的方法只考虑了道路的客货节约在途时间效益带来的诱增交通量,并没有考虑道路对国民经济的整体拉动作用产生的诱增交通量,有的预测方法仅采用类比法,参照其它建设项目确定一比率值,忽视了交通建设项目之间的个体差异性,因此预测结果比较粗糙,置信度较低.
1　基本思想
在公路工程可行性研究中,若从系统工程角度出发,把项目影响区的社会经济发展作为一个大系统,交通基础设施建设和其它行业一样,视为其中的子系统.对于项目影响区域内历史年份统计的交通运输量,视为已经包含了诱增运输量在内,这是因为已有的道路基础设施投资,改变了项目影响区内的运输结构,刺激相关产业,带来经济的飞速发展,从而产生了诱增运输量,并且由于新建项目的参与,导致运输量在新的运输系统内的重新分布,并由此带来了转移运输量;从另一方面来理解,为了实现经济的持续发展,采取了包括交通基础设施投资在内的各种措施,即已有的交通基础建设已经成为诱增经
Ξ收稿日期:2003207231;修订日期:2003209205
作者简介:张建旭,(1979-),男,河南许昌市人,硕士生,现主要从事交通规划与管理、交通组织等研究.
济发展的手段,从而现有的统计运输量中就已经包含了这一部分诱增经济带来的诱增运输量.
如果我们根据客货运量各自的发展规律,分别预测出项目影响区内未来的客货运输总量(此总量中已经包含了对经济的诱增作用产生的诱增运量、空间可达性增加带来的诱增量等),然后考虑道路运输方式与其它各种运输方式在行驶时间、行驶费用、行驶距离和舒适性、
方便性方面的对比,确定道路运输方式的分担率,从而确定出道路客货运总量,然后考虑区域之间经济、社会、文化和交通联系的紧密程度,在区域之间进行交通分布计算,最后选择恰当的交通分配方法,即可得出拟建项目未来年份的交通量,这样就可避免各种诱增交通量计算的重叠.111客运交通量预测
对于无轨道交通的城市内部,客运交通基本以地面道路交通为主,因此可以暂不考虑其他运输方式的竞争作用.对于有轨道交通的城市内部,客运交通则要考虑轨道交通的分流作用,基于前述系统工程思想,把所有项目影响区看作一个整体,客运交通的预测可从研究城市人口的出行规律入手,探求城市人口在未来交通条件、经济条件下的出行趋势,先从整体预测出未来年限的客运总量,然后考虑未来年限道路运输的分担率,确定地面道路客运总量,结合客运车辆结构的发展趋势,最终计算出地面客运交通量.其具体的预测流程如图1.
图1　客运交通量预测流程图
人均出行次数既与城市生活人口的职业、年龄、
性别、收入及上班(学)时间制度有关,也与他们的文体生活习惯相关,对于城市生活人口的工作、上学出行,可以通过研究当地的工作、学习时间制度,并考虑职业、年龄、性别间的差异综合确定,对于生活、文化娱乐和公务等目的的出行可以通过研究出行次数的多少与社会经济发展、人均收入变化的关系综合确定,但从总体趋势上讲,人均出行总次数与社会经济发展、人均收入、可达性成正相关,因此在信息缺
乏情况下,可以依据以下模型来预测日人均出行总次数:
Y =f (x ,z ,r )
(1)其中,Y ———城市居民的日人均出行次数;x ———城市的经济发展水平;z ———城市的人均收入状况;r ———城市交通设施的可达性,(可用人均车辆拥有量、人均拥有座位数、人均道路面积密度等参数来表征).
若本地缺乏历史年份的日人均出行次数统计数据,可根据全国各大城市的已有日人均出行次数建立断面模型,考虑上述影响因素建立回归模型,模型的形式可采用对数回归模型来表示.
出行方式的预测,对于影响区域内存在道路运输以外的运输方式时,首先根据影响区域内的人均出行距离、人均收入状况、消费观念等定量并结合定性地划定步行出行比例,然后根据项目影响区内几种运输方式历年的运量分担比例,并考虑运输能力、经济运距等影响因素,综合确定道路运输的运量分担比例.
平均载客数可以参照公式(2)确定,Y =
x c ・r c +x mi ・r mi +x l ・r l +x mo
x ′c (2)式中,Y ———预测年限的平均载客数;x c 、x mi 、x l 、
x mo ———预测年限的小客、中客、大客和摩托车保有
量;x ′c ———预测年限的换算小客车保有量,x ′c =x c +210x mi +215x l +017x mo ;r c 、r mi 、r 1———分别代表小
客、中客和大客车预测年限的实载率.
总的客运交通量按照公式(3)可以确定(以小客车为标准车型):
V =P /Y
(3)式中,V ———预测年限的客运交通量(以小客车为标准车型);P ———预测年限的地面客运交通出行总量;Y ———预测年限的平均载客数.
确定城市道路建设项目规模必须考虑设计小时交通量与道路通行能力之间的关系,因此,要将上述预测的城市日平均交通量,乘上该城市的客运高峰小时流量比(其大小与城市的客运交通量时间特性有关),换算为该城市的高峰小时客运交通量.112货运交通量预测
对于城市内部货运交通,其基本的运输方式是道路运输,因此城市内部货运交通量的预测暂不考虑其它运输方式的分流作用,若某城市的货运量统计资料中还包含了其它运输方式的分工、协作时,则需要考虑道路货运运输方式的分担比例,货运交通量的预测流程如图2.
78第3期 张建旭,等:城市道路交通量总量控制预测法探讨
图2　货运交通量预测流程图
货运总量的预测,除了依据项目影响区内的历
年货运统计数据,结合对货运总量未来变化趋势的定性分析,选用合适的时间序列模型进行预测外还可考虑区域内的各产业结构与货运总量的关系建立回归分析模型,最后综合采用两类预测方法确定预测值.
总的货运交通量的确定原理同公式(3).
目前国内很多大城市,为了缓解城市中心的交通压力,在一定的时段内,限制一定吨位范围内的货运车辆通行,因此货运小时交通量要考虑禁止货车通行的影响,首先,可以根据经验大致判定受限货车交通量与不受限货车交通量的比例,然后考虑到大城市内的小时交通量组成中,客运交通量远远大于货运交通量,高峰小时交通量的出现主要决定于客运交通出行规律,因此将不受限货车日交通量换算为高峰小时交通量,并在整个路网范围内进行分配,最后可将受限货车交通量换算为高峰小时交通量,并在受限道路以外的路网内进行分配,将分配结果叠加可得到拟建项目的货运交通量.113拟建项目交通量计算
区域内的交通量大小一般与该区域内的经济发展、人口发展、区域面积、区位、土地使用性质及强度等因素有关,而区域内部、区域之间的交通往来,则是构成各道路交通量的主要来源.因此首先要整个项目影响区域划分成若干小的区域,划分的原则以能反映拟建项目的作用、大部分交通流的方向,小区
的人口、经济、土地面积指标便于统计为准,然后将
大区域内的客货运交通量按照几何比例法,分布到各划定的小区中,几何比例的计算公式如下:
r it =
3
I i p it a it GDP it /IP t A t GDP t
(4)r ig =r it +(12
Σi
r it )×r it
Σi
r it
(5)
式中,I i 、p it 、a it 、GDP it ———第i 小区区位优势因子、
t 时期人口、面积、国内生产总值预测值,区位优势
因子I i 在此可采用各小区的交通强度来表征
[2]
:I i =A exp (2
r i /a )
(6)
式中,A 、a ———待定参数;r i ———距CBD 的距离(km );I 、P t 、A t 、GDP t ———各小区区位优势因子之和、大区域t 时期人口、面积、国内生产总值预测值;r it ———第i 小区区位优势因子、t 时期人口、面积、国内生产总值占大区域相应指标预测值的比例,(式中各参数取相应的统一单位即可);r ig ———归一化比例.
然后按照“4阶段规划”中交通分布、交通分配的具体方法计算拟建项目的远景交通量,对于具体建设项目的工可阶段来说,可根据项目自身特点的不同采用不同的分布、分配方法,使之更有利于科学确定拟建项目的建设标准.
2　应用实例
下面为某市的一座跨江大桥的交通量预测分析实例,该大桥是连接项目影响区1,影响区2,影响区3的重要交通要道,根据笔者在本文中所介绍的预测思路,按照客运各自的生成规律进行预测.
为简化建模,采用综合反映该城市的经济发展状况、城市用地开发状况以及交通设施便利性等指标的社会发展水平指数,因此人均出行次数的预测
可采用如下预测模型[1]
:
生活目的:　Y =614×(1/(16169-1154X ))(7)
文化娱乐目的:Y =614×2195×10-3e
0139x
(8)公务目的: Y =614×(01085-01311/X )(9)式中,X ———社会发展水平指数,回归范围4～915;Y ———分目的的出行次数,(次/(人・d )).
表1　未来出行次数预测值
年份
社会发展指数Ⅰ
每日人均出行次数(次)
生活目的文化娱乐公务出行上班上学
合计2007
7162
112901370128017021642010716411300137012801702166201571691132013801290170216820207175113501390129017021722026
7187
1140
01410129
01702179
8
8 重庆交通学院学报 第23卷
由公式(2)计算得到该市的客运车辆平均载客
数,见表2.
表2　客运车辆平均载客数
年份
小客车(辆)
实载率
大客车(辆)
实载率
摩托车(辆)
平均载客数
(人/当量小汽车)
2007263335015517326016528878341932010391838015197080163434944170201568149501452367001554345814148202010079370142762201552550441132026
1374001
0136
32351
0146
634476
3180
未来货运车辆的平均吨位数见表3.
表3　平均吨位数预测
年份20072010201520202026平均吨位21702165215021492130实载率
0148
0151
0155
0161
0165
根据公式(5)计算各影响区占总城区的几何比
例,结果见表4.
表4　各影响区占总城区的几何比例计算值年份影响区1影响区2影响区320070120820117280146292010012012011692014535201501190301163501438020200118000115790142302026
011685
011513
014054
根据重力模型计算各影响区之间的客货运总量
吸引量,然后按照Logit 型路径选择模型进行交通量分配,最终得出项目的预测交通量如表5.
表5　该桥未来特征年份交通量预测年份客运交通量货运交通量分配交通量合计
2007153942854182472010194953452229472015327964740375372020506366510571462026
68789
989578684
3　总　结
该方法是一种快速简化预测法,已在一些城市若干重要桥梁的工可阶段进行了应用.参考文献:
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Discussion about urban road traffic volume forecasting in terms
of the gross control method
ZH ANGJian 2xu ,　ZH U Shun 2ying ,　LI U Wei ,　LI U Jian 2feng
(Department of T raffic and Autom obile Engineering ,Chongqing Jiaotong University ,Chongqing 400074,China )
Abstract :From the systems engineering point of view ,the whole related region is regarded as one large system ,and the in frastructure esta 2blishment for traffic as its subsystem ,thus the quantity of passengers and g oods as a whole ;in turn the total traffic v olume is assigned to every traffic zone by many factors ,the v olume in each district calculated ,as a result ,the v olume distributed to the road netw orks ,then ,the required gained quantity.
K ey w ords :traffic v olume forecasting ;systems engineering ;gross control ;traffic v olume inducement
98第3期 张建旭,等:城市道路交通量总量控制预测法探讨 。