城市居民出行需求预测

扬州市居民出行需求预测
3.1 预测思路
扬州市交通需求预测采用了城市交通需求预测的传统方法，即四阶段法，通过“四阶段”模式，从全方式出行产生预测着手，至出行分布预测，再至出行的交通方式(通过我们组调查得到的扬州市居民出行调查数据，采用类比法及优势出行距离，进行交通方式划分预测)的协调发展及其它相关因素的影响，有利于整个交通系统的内部平衡以及交通系统与外部系统的协调发展。

同时，在具体进行预测工作时，在保证大前提即交通需求预测结果准确性及可靠性的条件下，对具体方法作了一定的调整，旨在突出客运需求预测的特点。

3.2 交通分区
3.2.1交通分区的原则
1、交通区的划分应根据城市规划区域的用地规模、人口规模、土地利用性质和规划布局特点来确定；
2、一般以行政分区、人工构筑物及自然疆界（如河流、铁路、森林公园、山脊等）作为交通区界；
3、尽可能以主干道作为各区的中轴线，要求区界与主干道宜有相等的距离；
4、小区不宜横穿两条公共交通主干道；
3.2.2交通分区
现状居民出行调查时，根据行政区划范围为依据，将城区分17个内部交通中区，并按道路走向、中区的位置、包含的人口数，将17个交通中区细分为27个交通小区。

如表3-1、图3-1所示。

现状交通分区编码表表3-1
64 6401,6402,6403,6404,6405,6406,6407,6408,6409,6410,6411
图3-1交通小区划分图
3.2居民出行生成预测
居民出行产生预测的目的是建立中区居民出行发生量和吸引量与小区土地利用、社会经济特征等变量之间的定量关系，推算规划年各交通中区的居民出行发生量、吸引量。

出行生成预测包括出行发生预测与出行吸引预测。

城市土地利用是城市交通需求产生的根源。

一般
来说，不同的土地利用布局、不同的土地利用性质和不同的土地利用强度，对应着不同的交通需求，从交通的角度看，合理的土地利用规划是解决城市交通问题的根本手段之一。

（1）居民出行产生量预测
根据居住用地布局情况和土地开发密度，讲居民总人口分配到各个交通小区内，考虑居住用地面积和区位，乘以规划人均出行次数，即可得到规划年各个交通小区内居民出行产生量。

（2）居民出行吸引量预测
根据居民出行调查资料，经统计计算出各个交通小区的居民出行吸引量，然后通过回归分析，求得各类用地对居民出行吸引量的权重值。

根据各类用地的居民出行吸引权重值及其规划年规划面积、区位情况，计算特征年各个交通小区居民的出行吸引量。

本次课程设计采用交通中区作为分析对象，各交通中区的交通生成量如下表所示。

中区预测的产生量与吸引量
3.3居民出行分布预测
在获得各交通分布规划年的出行发生量和吸引量后，要进行居民出行分布预测。

居民出行分布预测是将预测的各分区出行发生量、吸引量转换为未来交通分区之间的出行交换量的过程。

预测方法大体有增长率法、概率模型法、重力模型法和系统平衡模型法。

其中重力模型法是国内外交通规划中使用最广泛的模型，此法综合考虑了影响出行分布的地区社会经济增长因素和出行空间、时间阻碍因素，是一种借鉴万有引力定律的空间互动关系模拟分析方法。

该模型结构简单，使用范围广，即使没有完整的现状OD 表也能进行推算预测，缺点是对短距离出行估计偏大而引起误差。

因此宜以交通小区为单位的集合水平上进行标定预测，并且交通小区的面积不宜划的过小。

本规划选用双约束重力模型进行居民出行分布预测。

（1）模型简介
本研究采用双约束重力模型对各交通区间交换量进行预测，其模型具体形式 如下：
)(ij j i j i ij R f A P K K q '=
1
j
j ))
(K (-∑'=ij j i R f A K （i=1，……，n ） 1
))((-∑='i
ij i i j R f P K K （j=1，……，n ）
式中：
ij q —未来年i 区与j 区之间的交通量； i P —经济区i 的交通发生量； A j —经济区j 的交通吸引量； f （R i j ）—交通区间阻抗函数；
i K 、 j K '—分别为行约束系数、列约束系数。

常用的区间阻抗函数有幂函数，指数函数，Gamma 函数，本研究采用幂函数， 其形式为f （R i j )=R i j -b ，其中R i j 为交通区间的出行距离，b 为待定系数。

应用最短路方法，找出交通区间最短路矩阵，并通过最短路矩阵得到交通区间阻抗函数，将各交通区的预测发生集中量带入双约束重力模型中，经过多次迭代推算，得到各交通区间预测OD 量。

(2)模型标定
根据现状OD 表和阻抗矩阵，对参数b 进行检验，进而得到符合精度要求的b 值。

具体标定过程如下：
第一步：给b 一个初值，如b=1.
第二步：从
∑=
j
b
--b
ij j ij j i ij R A R A P q ˆ模型算得现状出行量“理论值”ij q ˆ
（现状OD
表中的q i j 被称为“实际值”），得现状理论分布表。

第三步：计算现状实际OD 分布表的平均交通阻抗
∑∑=
i j
ij ij R q Q 1
R ；再计算理
论分布表的平均交通阻抗ij i j
ij R q ˆQ 1R
ˆ∑∑=。

求两者之间的相对误差：
100%
R R R PA PA GM ⨯-=）（δ 当
δ<3%接受关于b 的假设，否则执行下一步。

第四步：当δ<0即R R ˆ
<时，说明理论分布量小于实际分布量，原因是参数b 太大，应该减少b 值，令b=b/2；反之增加b 值，令b=2b 。

返回第二步，这样经过反复计算，得到符合精度要求的b 值。

3.5 居民出行方式分担预测 3.5.1 预测方法
在进行居民出行方式分担预测时，一个普遍的趋势是定性和定量分析组合，与交通政策及相关城市的对比分析来对未来的交通结构做出估计，然后在此基础上来进行微观预测。

影响居民出行方式结构的因素有很多，社会、经济、政策、城市布局、交通基础设施水平、地理环境及居民的出行行为心理、生活水平等均从不同的侧面来影响居民出行方式结构。

其演变规律很难用单一的数学模型或表达式来描述，尤其是在泗洪县经济水平、居民的物质生活水平还相对落后，居民出行以非弹性出行为主，居民出行方式可选择的余地不大的情况下，单纯的转移曲线法或者概率选择法等难以适用。

由于我们此次调查区域相对较小，且只是实践性调查，抽样人群较少，且不太符合抽样的原则。

所以结合我们调查的数据我们采取类比法进行交通方式划分。

泗洪现在的数据采用我们调查的。

3.5.2 居民出行方式分担率比例预测
目前，居民出行结构以自行车和助力车为主体，因此，仍然处于以非机动车为主的居民出行结构阶段。

这种结构是由经济发展水平、城市布局形态、居民的出行习惯等综合作用的结果。

随着经济的发展、人民生活水平的提高以及城市规模的扩大，这种客运交通结构将很
难稳定的存在下去，人们必将寻找一种容量更大、效率更高的新型客运交通结构取而代之。

因此，从某种意义上说，泗洪县处在选择一种合理的客运交通结构的十字路口。

以下，将就泗洪县重要出行方式的发展区域进行分析论证：
（1）步行交通
步行交通方式是人们最基本的出行方式，在现代化的社会中依然不可替代。

只要人们的身体条件许可，均可自由选择步行作为其出行方式。

即使今后科技进一步发展，交通设施进一步现代化，步行作为上班等工作出行的比重可能会进一步下降，但其作为各种交通方式起端、终端与换乘的跳板与桥梁作用还是必不可少的。

影响人们选择步行方式的因素主要是出行目的和出行距离等内在因素，出行距离的影响尤为突出。

（2）自行车交通
自行车出行的时空区域（即出行时耗和出行距离区间，简称出行时域和空域）是正确评价自行车在未来城市客运交通系统中地位和作用的重要依据。

由于客运交通系统是一个由多种相互关联、相互影响的交通方式构成的综合体，因此确定自行车交通的优势出行区域也必须综合考虑城市其它出行方式的特征。

这里主要考虑自行车和公交车之间相互竞争关系，通过测算自行车与公交出行的转换距离，来确定自行车出行的优势出行区域。

设自行车交通平均运行速度V 自为12公里/小时，存（取）车时间T存取为1.5分钟，公交车交通平均运行速度V公为20公里/小时，公交车平均候车时间T候为5分钟，平均步行到（离）站距离D步为300米，平均步行速度D步为3公里/小时。

自行车出行时耗（T 自）和公交车出行时耗（T公）计算公式如下：
T自=60D/V 自+2T存取
T公=2(60D步/V步)+T候+60(D-2D步)/ V公
式中，D—为出行距离（公里）
令，计算得到自行车向公交车转换的适合距离为4公里，考虑自行车存取时间在内的自行车出行时耗为27分钟。

因此，从一般居民既现实而又比较理想的出行方式选择条件（为自行车与公交车之间的选择）和最基本的省时、省力和基本舒适的要求出发，测算得到自行车出行的合理距离范围为（0，4）公里，时耗范围为（0，27）分钟。

（3）摩托车交通
一般认为，摩托车交通是私人交通机动化向小汽车发展的过渡，摩托车交通的发展
状况在很大程度上反映出人们对私家车的潜在需求。

但是摩托车交通方式带有较高的废气和噪音污染，且容易发生交通事故，与城市交通可持续发展和和谐交通的发展目标相违背。

摩托车的发展战略一般有三种：严格控制、适度限制和自然型。

目前我国绝大多数城市在制定的城市交通发展战略中都明确了摩托车交通的“控制型”发展模式，如南京市区采取拍卖牌照限额发展的控制方法，市区摩托车的发展速度完全受到城市在交通发展政策的控并进一步取消摩托车方式。

与国内其它城市相比，目前泗洪县的摩托车交通方式受电动车的影响，所占比例较小，摩托车对泗洪县城市交通的干扰相对较少，但从长远战略的角度来说，泗洪县应该适当控制摩托车的发展，避免出现摩托车发展过量的情况，采用电动自行车或公交方式代替。

(4)出租车交通
我国城市出租车交通是城市客运交通的重要组成部分，是城市常规交通不可缺少的重要补充。

实践证明，不管对出租车发展是采用鼓励还是适当限制政策，由于城市规模和出租车本身的经营效益所限，城市出租车的发展有一个极限，极限值的大小与城市的性质、人口总量的构成、城市经济发展水平
(5)单位车
单位车包括单位大客车和单位小汽车，其中单位小汽车占绝大部分。

单位小汽车和家用
小汽车同位小汽车，而由于其产权不同，其拥有和使用特征也不相同。

实践表明：单位车的发展主要取决于有关单位车购买和使用方面的政策以及社会经济发展水平对购买力的制约。

相对来说，单位车交通是一种使用成本高、效率低的交通方式，根据南京市有关部门的保守估计，单位车特别是公务轿车的年度平均使用费用（包括驾驶员的工资、基本养护费用、路桥使用费等直接费用）约为5万元/车.年。

北京市调查表明，单位小汽车的平均出行次数和出行距离分别是家用小汽车的3倍和5倍，且公车私用现象十分严重。

近几年，有单位小汽车问题反映出来的浪费等现象屡见报端，人们越来越重视并呼吁单位小汽车的使用制度改革。

因此，随着市场经济的进一步发展，单位车的发展必将有所抑制。

因此，对未来泗洪县单位车的出行量比例不应再提高，并逐渐淘汰老化车，推荐单位车出行比例为1%左右。

（6）私人小汽车
如不考虑对私人小汽车发展的限制，家庭是否具备购买和使用小汽车的经济承担能力，是小汽车进入家庭的先决条件，中国小汽车进入家庭要求家庭具备购买小汽车能力为5万元，这样的家庭一般三年左右可以购买一辆车，使用费用占家庭收入的12%。

经预测，在不限制小汽车发展的前提下，2013年泗洪县私人小汽车的数量为2.6万辆，2020年私人小汽车数量为3万辆，据此推算2013年私人小汽车交通产生的日出行量约为16.5万人次，2020年私人小汽车交通产生的日出行量约为18.8万人次。

根据发生预测，2020年日出行量为164万人次，则小汽车的交通分担率为11%。

（7）公共交通
未来公共交通出行方式结构的比例的提高主要依赖于自行车、摩托车等交通方式出行的转移。

如前所述，要实现这种转移，关键是提高公共交通的服务水平，以提高对居民出行方式选择的吸引力。

因此，从某种意义上说，对公共交通分担比例的预测，本质上更是一种决策，公共交通分担比例能达到多少，不仅是预测的结果，更是决策的结果，依赖于政府的
决心。

因此，对泗洪县公共交通分担比例的预测，是作为一种目标来确定的，确定思路是综合借鉴相关城市交通发展里程的经验教训，在分析泗洪县公共交通与其它交通方式之间的竞争、转移等相互作用关系的基础上，确定公共交通发展的可能状态。

3.5.3预测居民出行结构特征
通过以上不同交通方式出行比例的分析，同时结合我们第一组调查区域内的城市居民出行调查统计资料，采用类比法，得到预测城市居民出行方式结构见表。

将预测的出行量与吸引量按照预测的出行方式比例，将机动车在现状路网的条件下进行分布，结果如下：
现状路网下机动车交通量分布图
将预测的出行量与吸引量按照预测的出行方式比例，将机动车在将来的路网条件下进行分布，结果如下：
规划后路网下机动车交通量分布图
3.6 交通分配预测
在掌握各分区出行产生、出行吸引，以及出行分布情况后，就可着手进行交通分配。

将各分区之间的空间机动车O-D量在路网上进行分配。

3.6.1 小区间客运车辆出行量推算
确定各种出行方式所承担的出行比例及各种出行方式的平均载客量后，可将居民出行量
转换成机动车出行量，计算公式如下所示：
∑
-
⨯=
4
1
i
i
i
i
P
X
λβ
式中：β——居民出行量与机动车出行的换算系数；
X i——第i类机动车出行方式的比例，主要包括公交车、出租车、小汽车、摩托车；
P i——第i类机动车出行方式的平均载客量
λi ——第i 类机动车出行方式的交通工具折算系数，其取值自《城市道路交通设计规范》，摩托车取值为0.4，公交车为2，小汽车为1.
泗洪县各种机动车出行方式平均载客量表（单位：人/趟）
3.6.2 TransCAD 模型简介
本次交通分配模型采用TransCAD 软件中的随机用户平衡模型。

此模型建立了路段行驶时间与路段交通量之间的函数关系，并考虑了通行能力的限制，通过反复迭代计算，直至达到要求的精度为止，最后分配到各路段上的交通量。

（1）路阻函数按下式计算：
】【β
α)V /C (1t t o +=
式中：ｔ——交叉口之间的路段之间的路段行驶时间（ｍｉｎ） ｔ０——交通量为零时的路段行驶时间（ｍｉｎ） Ｖ——路段机动车交通量（ｖｅｈ／ｈ） Ｃ——路段实用通行能力（ｖｅｈ／ｈ） α,β——参数，建议值为α＝０．１５，β＝４。

（2）零流车速Ｕ０的确定
交通量为零时的露点车速Ｕ０，可根据路段设计车速Ｖ０进行自行车影响、交叉口影响、车道宽影响修正后得到，即
o
o v s r U ⨯⨯⨯=η
式中：ｒ——自行车影响折减系数； η——车道宽影响系数；
ｓ——交叉口影响系数
Ｖ０——路段设计车速。

①路段设计速度v。

的确定
路段设计速度v。

与道路等级有关。

根据《城市道路交通规划设计规范（GB50220-1995）》的建议值，路段设计车速与道路等级、车道数的关系如表所示：
设计车速与道路等级的关系
道路等级快速路主干路次干路支路设计车速（km/h）60，80 40，60 30，40 20，30 单向机动车车道数2~4 2~4 1~3 1~2
②自行车影响系数确定
鉴于泗洪县一般主次干路上的机动车和非机动均采用护栏等措施分离，非机动车交通对机动车交通影响相对较小，故不考虑自行车的影响，即取r=1。

③车道宽影响系数η的确定
车道宽度对行车速度影响很大。

在城市道路设计中，取标准车道宽度为3.5米。

当车道宽度大于该值时，有利于车辆的行驶，车速略有提高；当车道宽度小于该值时，车辆行驶的自由度受到影响，车速降低。

根据观测发现，车道宽度不足对车速的负面影响远远大于宽度富裕对车速的有利影响。

车道宽度影响系数η可由下式确定：
式中：W0—一条机动车道宽度（m）
当车道宽为标准宽度3.5m时，η=100%，车道宽度与影响系数之间的变化关系如表所
示。

η、W 0关系表
（3）路段通行能力的确定
路段通行能力按城市道路和连接道路两种情况分别确定。

根据《城市道路设计规范》，在一般的交通情况下，城市道路通行能力按下式计算：
p e m N X X N ⨯⨯=
式中：Np —一条机动车道的可能通行能力（Veh/h ）; Xe —道路分类系数；
X —考虑交叉口间距、绿信比、车道位置、道路宽度等的折减系数。

一条车道的可能通行能力和道路分类系数按规范中取值，见表1和表2。

泗洪县城市道路的计算行车速度取为：主干道40km/h ，次干路30km/h ，支路20km/h 。

一条车道可能通行能力 表1
机动车道的道路分类系数 表2
综合考虑车道宽度、绿信比等因素，X 取值为0.7-0.9。

3.6.3 分配结果
根据泗洪县的现状路网和将来路网，将计算所得的各路段零流车速U0 、路段通行能力分别填入各路段对应的数据库中，将远期各种模式下机动车OD在现状路网、将来路网上进行分配，各路段的分配结果见图：
将将来的机动车分配到现在的路网上，道路网总体还可以，大部分V/C不大，机动车交通量主要集中在建设路上，建设大桥存在明显的交通瓶颈危机。

将将来的机动车OD分配到将来的路网上，路网明显得到改善，大部分的道路V/C<0.4。

道路运行状况明显得到改善。

瓶颈路段已经不存在。

使得各个组团之间的联系更加紧密。

远期机动车OD现状路网上分配图
远期机动车OD将来路网上分配图。