交通规划--交通规划课程设计

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题目：长沙市南湖路过江隧道交通量预测
学生姓名：张法铭
学号： 0231
班级: 0902
专业：交通运输
指导教师：况爱武、喻丹、弓晋丽
2012 年 1 月13日
长沙市南湖路过江隧道交通量预测
学生姓名：张法铭
学号： 0231
班级： 0902
所在院(系): 交通运输工程学院
指导教师：况爱武、喻丹、弓晋丽
完成日期: 2012-1-13
三、课程设计内容
（3）研究区域土地利用规划图，含相关用地指标；
（4）长沙市历年社会经济发展资料（1998~2010年）；
（5）《长沙市公共交通规划（2004~2020年）》；
（6）其它相关资料。

2、课程设计成果
课程设计结束后，每人应提交如下成果：
（1）课程设计报告1份
（2）课程设计报告按如下顺序进行装订
封面（参考标准格式）
扉页（参考标准格式）
课程设计任务书
课程设计成绩评定书
目录
正文
参考文献
附录（公式的推演，计算机程序等）
（3）课程设计正文要依章节进行编辑排版，同时包含如下数据及图表：解决本问题的技术路线图、研究范围图、用地分析图、路网
图、现状道路及规划道路一览表、交通小区划分图、各小区生成
交通量预测数据表、居民出行OD分布数据、居民出行OD期望线
图、机动车高峰小时出行OD分布数据、社会经济预测数据、目标年路网流量图、隧道规模分析论证的相关数据等。

课程设计结束后，各班班长负责收齐全班同学的课程设计电子文档，每位同学的电子文档以其“学号+姓名”命名，并制作一张光盘，在规定时间内提交给指导老师。

长沙理工大学交通运输工程学院
交通工程系
2011年8月30日
指导老师评定意见：
目录
绪论........................................................................ 错误!未定义书签。

第一章现状分析 .................................................... 错误!未定义书签。

一土地利用现状 .................................................. 错误!未定义书签。

二交通系统现状 .................................................. 错误!未定义书签。

第二章通道交通需求预测 ..................................... 错误!未定义书签。

一预测的思路与方法........................................... 错误!未定义书签。

二交通生成预测 .................................................. 错误!未定义书签。

三交通分布预测 .................................................. 错误!未定义书签。

四交通方式分担预测........................................... 错误!未定义书签。

五交通分配预测 .................................................. 错误!未定义书签。

六社会经济发展预测........................................... 错误!未定义书签。

第三章过江隧道建设规模分析论证 ..................... 错误!未定义书签。

一方案分析......................................................... 错误!未定义书签。

二结果分析......................................................... 错误!未定义书签。

第四章总结............................................................ 错误!未定义书签。

附录...................................................................... 错误!未定义书签。

附录1：灰色预测模型的求解程序 ................. 错误!未定义书签。

绪论
目前，长沙市中心城区（界定为由三一大道、东二环、南二环和湘江大道围合的区域）现有3处过江通道，从北到南依次为银盆岭大桥、橘子洲大桥和猴子石大桥，3条过江通道的交通均已趋向饱和，为进一步加强湘江东西两岸的联系、缓解中心城区过江交通压力，长沙市政府拟建南湖路过江隧道，南湖路过江隧道交通量预测是论证隧道建设规模的基础。

该项目的区位图如图
图1-1 项目区位图
研究的依据：《城市道路设计规范》、《长沙市公共交通规划（2004~2020年）》。

根据相邻过江通道的区域范围内拟建过江通道对交通具有一定的影响以及考虑到研究区域现状交通网络条件，南湖路过江通道研究区域范围以湘江为分隔线可分为河东与河西两部分：
河东区域：南抵新建路，北达城南路，东以芙蓉路为界；
河西区域：南抵土城头路，北达桃子湖路，西岳麓山为界。

本项设计具体内容包括：
（1）过江通道影响带范围的确定，合理确定交通量预测工作的研究范围；
（2）交通小区的划分，根据土地利用规划合理划分交通小区；
（3）各小区生成交通量预测，根据各小区的土地利用性质、用地规模采用原单位法分别开展发生交通量预测和吸引交通量预测，并进行出
行平衡分析；
（4）交通分布预测，根据交通生成预测结论，采用双约束重力模型进行交通分布预测，获取各小区之间的出行分布量；
（5）交通方式划分预测，参考《长沙市公共交通规划（2004~2020年）》的研究结论，考虑长沙市轨道交通线网规划对居民出行方式分担率
的影响，采用logit模型进行方式分担率预测。

根据方式分担预测结
论，采用地区间模型预测未来的机动车高峰小时出行分布量；
（6）交通分配预测，采用多路径交通分配模型或均衡交通分配模型预测过江通道远景交通需求；
（7）通道建设规模分析，根据预测的通道远景交通需求，采用多方案分析法从经济性、适用性等角度论证通道建设规模，并给出相关研究
结论；
（8）编制与交通需求预测相关的计算机通用程序，包括：社会经济发展预测程序、交通生成预测程序、双约束重力模型交通分布预测程
序、多路径交通分配预测程序等。

第一章现状分析
一土地利用现状
该研究对象区域有一类居住用地R1、二类居住用地R2、中小学托幼用地R22、行政办公用地C1、商业金融业用地C2、文化娱乐用地C3、医疗卫生用地C5、教育科研设计用地C6、综合商住用地CR、广场用地S2、社会停车场库用地S3、供水用地U11、供电用地U12、供燃气用地U13、公共交通用地U21、
其它交通设施用地U29、邮电设施用地U3、雨水污水处理用地U4、粪便垃圾处理用地U42、其它市政公用设施用地U9、公园G11、街头绿地G12、防护绿地G22、综合用地B、水域等用地性质E1。

具体使用性质如图
图土地利用现状与规划图
二交通系统现状
根据所给的区域，依据现阶段区域的发展可以得到得到该区域道路网如图
图区域道路网
第二章通道交通需求预测
一预测的思路与方法
本次课程设计过江通道交通量预测的目标年为2033年。

根据长沙市总体规划编制到2020年，本次课程设计采用四阶段模型预测2020年的通道交通量，再在此基础上根据社会经济发展预测采用弹性系数法预测目标年2033年的通道交通量。

交通小区划分小区划分遵循如下基本原则：
（1）同质性：小区内土地使用（工业区/居民区/商业区/学校区）、经济、社会等特性尽量相一致；
（2）尽量以铁路、河川等天然、人工屏障作为分区界限；
（3）尽量不打破行政区的划分，以便能利用行政区政府现成的统计资料；
（4）小区的划分还应与路网相协调一致，仅可能地使小区的形心位于路网节点上；
（5）分区数量应适当；
（6）小区的规模大小应适宜，小区人口适当，约10000~20000人，小区面积靠市中心的小些、靠市郊的大些；
（7）小区内部的出行应尽量少；
（8）所划分的小区不应重迭；
（9） 各小区发生和吸引的出行最好大致接近。

根据确定的研究对象区域以及该对象区域的路网结构，将该对象区域划分为26个交通小区。

其中，河西9个小区河东15个小区。

具体小区的划分如图
图 研究范围分区图
二 交通生成预测
交通生成预测可采用原单位法进行，根据各小区的土地利用规划，基于不同性质用地的出行发生率和出行吸引率预测各小区的到发交通量。

相关公式为：
k k k
G L α=∑
k k k
A L β=∑
式中：G ——出行发生量（人次/天）；
A ——出行吸引量（人次/天）；
k L ——第k 类用地的建筑面积（m 2）；
k α——第k 类用地单位面积的出行发生率（人次/m 2）； k β——第k 类用地单位面积的出行吸引率（人次/m 2）。

利用交通生成预测的方法，将所划分的小区按照不同性质用地的进行累加求和可以得到划分小区的建筑面积,再乘以给的发生和吸引的系数我们可以得到个小区的交通发生量和交通吸引量如下表。

表 小区的发生吸引量 单位：人次/天
出行平衡采用“以发生交通量和吸引交通量的平均值为基准进行平衡”的方法。

通过已有的资料数据，进行小区发生量与吸引量的求和，导入TransCad中进行计算，并采用交通吸引和发生量的平均值进行平衡，得到交通出行平衡结果如表发生吸引量导入可得表
表平衡后小区的发生吸引量单位：人次/天
三 交通分布预测
1、预测方案
根据交通生成预测结论，采用双约束重力模型进行交通分布预测，获取各小区之间的出行分布量，双约束重力模型的相关公式为：
)(ij j i j i ij R f A G v u t =
1
)(-⎥⎦
⎤⎢⎣⎡=∑j ij j j i R f A v u
1
)(-⎥⎦
⎤⎢⎣⎡=∑i ij i i j R f G u v
式中：ij t ——小区i 到小区j 的交通分布量；
i G ——小区i 的发生总量； j A ——小区j 的吸引总量； ij R ——小区i 到小区j 的距离；
)(ij R f ——分布阻抗函数，其形式为()ij ij
f R R α
-=（α为模型的参数）。

关于模型参数的取值，由于没有基础数据资料，不便进行标定，规定其取值如下：
40
5.1∆
±
=α（∆为学号的后两位，1班取+号，2班取-号，取两位小数）学号为0213，故α= 2、利用transcad 软件计算
首先在小区图层中选择点层，建立一个新的点层命名为“形心”，用来作为小区形心。

然后改变其点层的style,进行标注后得到小区形心图。

如下图
图划分小区形心图
在小区的面层创建一个网络，里面包含zone的所有数据，toop里面的multiple Paths工具，可以得到小区之间的出行的最短路数据，如表（下页）
利用小区间最短路的数据，利用transcad软件可以绘制出绘制居民出行OD期望线图。

点击tools工具，选择Geographic analysis菜单里的子菜单desire lines。

结果图如下
图 居民出行期望OD 图
计算40
24
5.1-
=α= 。

然后用重力模型进行交通分布。

数据Dataview 选择zone-atrac-pro-blanceProduction 选择blance-production Attraction 选择blance-attraction Factors 函数选择inverse 函数。

b 的取值为，点击OK 得到交通分布表
表小区居民出行最短路单位：千米
11
表居民出行OD分布表单位:人次/天
12
四交通方式分担预测
方式分担预测采用logit模型，参考长沙市公共交通规划的研究结论。

2004年《长沙市公共交通规划》中对居民出行方式结构的调查分析与预测如下表所示：
根据方式预测结论，采用地区间模型获得机动车高峰小时出行OD分布，将全天的出行OD转化为机动车高峰小时出行OD要注意下面4个方面的问题：
（1）机动车的组成：公交车方式和小汽车方式；
（2）车辆换算系数：以小汽车为标准车，将公交车折算为标准小汽车；
（3）车辆的载客系数：参考国内外的取值或做简单的实地调查；
（4）高峰小时流量比：可参考长沙市的实地调查数据，2007年和2008年长沙市内主要道路的高峰小时流量比如下表所示。

表长沙市内主要道路的高峰小时流量比
为，又根据惯例公交车的载客系数为35，小汽车为，又根据长沙市几条路段的调查可得高峰小时的流量比取10%。

则转换系数为**35+*=，得到机动车高峰小时出行OD分布数据如下表
15
五 交通分配预测
交通分配预测用户均衡交通分配模型，相关公式为： ωωd t x z a x a a
∑⎰=0)()(min
. ij k
ij k t f =∑
0≥ij k f
∑∑∑=i
j
k
ij
k a ij k a f x ,δ
式中：a x ——路段a 的车辆数；
)(a a x t ——路段a 的广义出行时间；
ij k f ——小区i 到小区j 的第k 条路径上的车辆数； ij t ——小区i 到小区j 的机动车出行量；
ij k a ,δ——常系数，当路段a 属于从小区i 到小区j 的第k 条路径时，1,=ij k a δ，否则
0,=ij
k a δ。

利用transcad 软件进行分配得到的网络流量图如下
图 网络流量图
六 社会经济发展预测
社会经济发展预测是开展弹性系数法预测的基础，本次设计主要针对GDP 数据开展预测，要注意对GDP 数据开展组合预测，如可以采用指数 、回归分析法、增长率法、灰色预测法等方法进行。

表 长沙市历年GDP 发展变化
在这里我们按照按回归分析法预测得到以后几年的GDP 发展变化趋势及相关数据根据长沙市经济发展历史资料，进行线性回归得到从1998年开始的回归方程：
306.8613116y x =-，相关系数为，x 为年数，y 为GDP,得到2020年的经济总量为6620亿
元，2033年的经济总量为亿元。

按回归分析法得到历年GDP 发展变化趋势图
图 GDP 发展趋势图
按回归分析法计算出预测期经济指标的数值，计算结果如表
年GDP 增长率以1999年到2010年的平均增长率为准，即i 11()/i i i R G G G --=-，
i 1
R R N
=
∑，所以由预测期经济指标的年平均增长速度为, 2020年GDP 为亿元，目标年2033年GDP 为亿元
由于回归预测的可靠性比较高，故采用加权平均，回归法取系数，平均增长率法预测取，得到2020年经济总量为亿元，而2033年经济数据为亿元。

由式子
137637.62(1)23910.78x +=，其中x 为年平均增长系数，得到经济年平均增长率为%。

、弹性系数法
交通量是社会、经济和技术发展对交通需求的具体反应，交通量的增长和经济发展互为因果关系，交通制约经济，反过来，经济又影响交通。

交通量的规模和增长速度与国民经济水平和增长速度紧密相关，因此可采用弹性系数法开展预测，相关公式为：
n ER X X )1(0+=
式中：X ——预测目标年的交通量；
0X ——预测基年的交通量；
R ——预测期经济指标的年平均增长速度；
E ——交通量相对于经济指标的弹性系数（取左右）；
n ——预测期年数。

采用弹性系数法开展预测的关键是对弹性系数的确定，预测期弹性系数应以现状弹性系数为基础，并考虑未来国民经济和社会发展与交通运输之间的相互作用综合确定，如可以采用时间序列方法确定弹性系数的取值，此处取。

由社会经济发展预测得到长沙市经济年平均增长速度为%，而2020年的交通量为h ，由于其弹性系数为，故可得到2033年的交通量为h.
=+=+=130)091757.0*35.01(27.3655)1(n ER x x 954.5512
508221
.1)09175.0*35.01(13=+=N 由计算结果得到增长系数为，在TransCAD 软件的操作界面里，找到路网+交通分配数据窗口，把2020年的机动车高峰小时流量乘以得到目标年2030年机动车高峰小时流量，标注得到目标年2033年路网流量图，分配结果如图所示
图 2033年路网流量
第三章 过江隧道建设规模分析论证
由于建的是过江通道，其速度一般在50km/h,城市主干道，根据《城市道路设计规范》提供的每条车道可能通行能力为1690pcu/h,经折算后其单车道设计通行能力为1352 pcu/h 。

《城市道路设计规范》建议的一条机动车道理论通行能力如表所示： 设计速度（km/h ） 20 30 40 50 60 通行能力（pcu/h ） 1380
1550
1640
1690
1730
一方案分析
2033年机动车高峰小时交通量V=5512pcu/h;
两车道：双向设计通行能力C=1352*2=2704 pcu/h,饱和度V/C= ，根据王炜《交通工程学》提供的服务水平分级参数，得到其服务水平为F级，说明交通需求继续增大，行驶车辆受别的车辆或行人的干扰更加严重，交通流处于不稳定流状态，驾驶员已无自由选择速度的余地，交通流变成强制状态。

六车道: 双向设计通行能力C=1352*4=5408 pcu/h, 饱和度V/C= ，得到其服务水平为C级，驾驶者选择车辆运行速度的自由度受到较大限制，行驶车辆受别的车辆或行人德尔干扰很大，交通流处于稳定流的中间水平，在交通异常时段，极易出现交通拥挤，应变能力不足，容易造成驾驶员情绪不稳定。

八车道: 双向设计通行能力C=1352*6=8112 pcu/h, 饱和度V/C= ,其服务水平为B级，随着交通量的增大，车速下降，造成少量延误，行驶车辆受别的车辆或行人的干扰较小，驾驶员选择行车速度的自由度受到一定限制，交通流状态处于稳定流的上游部分，有少量延误，交通状况良好。

十车道：双向设计通行能力C=1352*8=13520 pcu/h，饱和度V/C= ，其服务水平为A级，畅行车流，基本上无延误，交通状况好，有利于高峰时段车流量的快速疏散。

二结果分析
根据王炜著.《交通工程学》提供的服务水平分级参数，通过分析可得，
a`八车道的服务水平为A级，隧道在此情况下服务能力高；
b`六车道的服务水平为B级，达到了城市道路的服务水平，能够很好的满足目标年的交通需求；
c`四车道的服务水平为C级，在此交通环境下，交通干扰严重，延误时间高，不利于长沙市东西方向的交通组织。

d`两车道的服务水平为F级，该通道交通严重阻塞，车辆时停时开。

由此可知，从道路服务水平的角度考虑，选择修建八车道，但从经济方面考虑，最好修建四车道。

道路建设，不仅要从道路的服务水平考虑，还要从道路的经济性出发，做到充分利用资源，合理布置道路设施条件。

综上所属建议采取六车道建设方案。

第四章总结
通过学习这个功课，使我对交通规划有了一点的了解和掌握，以前一直听说交通规划与设计但是不知道具体是什么，有什么作用。

经过这学期的学习让我了解到了交通规划的作用与意义，同时还初步的学习了交通规划的具体内容与步骤。

虽然这门课程有点难，但是上课的时候经过老师的细心讲解与近期通过这次课程设计的实际操作，让我慢慢的理解与消化了课本里的知识。

通过这次课程设计，我也能够运用transcad这个专业软件来解决基本的问题，对于刚开始那段时间还是有相当困难的，经过同学们的相互帮助，困难一点点的被化解，但是对于我来说这个英文版的软件还是有好多的地方不懂，这就要求我在以后的时间里自己探索与继续学习了。

总的来说这学期的课程设计与规划课程让我收获颇丰。

附录
附录1：灰色预测模型的求解程序
clc,clear;
x0=[ ... 4500];
n=length(x0);
lamda=x0(1:n-1)./x0(2:n)
range=minmax(lamda)
x1=cumsum(x0)
for i=2:n
z(i)=*(x1(i)+x1(i-1));
end
B=[-z(2:n)',ones(n-1,1)]; Y=x0(2:n)'; u=B\Y x=dsolve('Dx+a*x=b','x(0)=x0');
x=subs(x,{'a','b','x0'},{u(1),u(2),x1(1)}); yuce1=subs(x,'t',[0:n-1+23]); digits(6),y=vpa(x)
yuce=[x0(1),diff(yuce1)] epsilon=x0-yuce delta=abs(epsilon./x0) rho=1-*u(1))/(1+*u(1))*lamda
附录2：进行回归预测求解程序
clc,clearx=[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13]';y=[ 4500]';x=[ones(13,1),x];plot(x,y)b=regress(y,x)[ m,n]=size(b)y1=b(1,1)+20*b(2,1)y2=b(1,1)+33*b(2,1)。