3.3 交通需求预测解析

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(Trip Generation) – 交通分布(Trip Distribution) – 方式划分(Modal Split) – 交通分配(Traffic Assignment) 交通方式预测也可在交通分布预测之前进行
2
X ij
X ij
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。
Uj 1 Ti X ij X ij 2 X ij X ij i j
2.
3.
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 X ij X ij 2 X ij i j 则：


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
吸引
产生
回程 弹性 上学 上班
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
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。
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
出行量T(A--B) = 40+30+20+10
二、四阶段法阶段 以1962年美国芝加哥市发表的《Chicago Area
Transportation Study》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。
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
最短路交通分配
出行量 T(A--B)=100辆
A
100
100 100
B
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
5
5
5
5
5
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。
7%
摩托车
3.7% 3% 1.7% 2% 单位车 其它
0
步行
自行车
公交车
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

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 1 T 系数有关。 2 T T
ij ij ( i ) ij ( j )
Tij ( i ) tij i j
t t
ij j ij j ij i

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
Gim m 1m X1 2m X 2 nm X n
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
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： V

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


时间序列法

回归分析法

外表（趋势）分析 简单 精度低

宏观预测法

回归分析法

时间序列法
内在（本质）分析 复杂 精度高
三、非集计模型(Disaggregate Model)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
j
Tij ( j ) tij i j
t t
ij i
i
重力模型法

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

弹性系数法

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。
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
0.6 57.8%
53%
现状 规划
0.4
0.2 16.7%
19% 13%
6.7% 1.6% 3% 出租车 11.9%
A
40+20 20 10
30+10
40
10 30 30+10 20+40
B
分配次数K与每次的OD量分配率（％）
分配次序 1 100 60 50 40 30 20 2 3 4 5 6 7 8 9 10
K
1 2 3 4 5 10 40 30 30 25 20 20 20 20 15
10 15 10
10 10
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。
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Байду номын сангаас，OD点对
之间的出行量取决于出行时间。 T (i, j) F t (i, j) 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。
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。
2、概率模型法（MNL）
模型为：
P ijm e
rijm
e
k
rijk
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
rijk an Yijkn
n
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：
Tijm Pi
b A I j ijm j m b A j I ijm
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。

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：
映。可用距离、时间或费用等表示。
1、无约束重力模型 模型为：
X ij k
Ti U j tij



不满足于约束条件中的任何一个
X
i
ij
U j , X ij Ti
j
无约束重力模型预测
1.
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：
s.t.Va ar i, j X r i. j
r i j
min ta ( x) dx
a
0
X i, j T i, j
r
X r i, j 0 T i, j 从i j的出行量
r
求解算法：Frank-Wolfe算法