基于TransCAD的高速公路交通量预测

基于TransCAD的高速公路交通量预测

摘要：本文介绍了TransCAD软件的特点及其功能，作为交通规划软件对济南至东营高速公路的未来特征年的交通量进行了预测，并提出了应用该软件的不足。

关键词：TransCAD; 交通量预测；高速公路；交通规划

公路工程可行性研究是对拟建公路项目的必要性、可行性、合理性、可能性进行全面、深入的论证，为项目决策、设计、审批提供科学依据。交通量预测是公路工程可行性研究的一个重要内容，是拟建公路项目技术等级投资规模及项目国民经济和财务评价的重要依据。

1 TransCAD软件及其功能

TransCAD软件系统是由美国Caliper公司开发的交通地理信息系统（GIS）软件，是第一个专门为交通规划、交通管理以及交通特性分析而设计的应用软件。作为一种先进的地理信息系统软件。TransCAD可以生成地图，建立和维护地理数据集，以及进行多种空间分析。

将TransCAD引入到交通量预测工作中，可以充分利用其良好的可视性和简单的数据输入操作，解决传统交通量分析工作中靠人工分析和计算的不足，提高分析结果准确性，缩短工作周期，提高工作效率。

2 地理信息系统的建立和编辑

TransCAD中地图要素为点、线、面，线路以线文件形式存储，交通小区以面形式存储，包含小区属性。根据项目需要，为线层文件添加字段Time（自由流时间）、Capacity（通行能力，根据线路等级确定）、Speed（速度）、Alpha（参数）、Beta（参数），公路等级等属性字段，根据项目实际情况进行分区，再将小区的社会经济指标进行调查整理，输入区域地理文件Area．Dbd。在项目实际应用系统的建立过程中，由于网络与线层是分离的特点，可以使网络随着时间或交通运输方式的变化而变化，所以应形成不同预测年份的路线网络系统，不同的路网的属性包括路段的运行时间、路线长度、路段通行能力等。

3 交通量预测步骤

3.1.1交通产生/吸引预测(简称P/A)

交通产生/吸引预测研究的是每个交通小区所产生或吸引的交通总量，这个阶段只分别关注产生于和结束于每个交通小区的交通数量，而并不将出行的起始点和目的地联系起来。在目前条件下建议采用弹性系数法进行预测。

3.1.2交通分布

交通分布则是指各交通小区之间交通出行的空间分布形式，其预测结果以汽车起讫点OD表表现。本文以模型为例来说明使用TransCAD进行交通分布预测的过程。

模型认为，两个交通小区之间未来的出行量，不仅与这两个小区交通量的增长率有关，而且还与整个研究区域内其他分区交通量的增长率有关。模型的具体形式为：

式中：—区至区的预测OD量；—区至区的现状OD量；

—区的出行发生增长系数；—区的出行吸引增长系数；

—研究区域交通小区的总数。

3.1.3交通分配

交通分配模型用于估算路网上的交通流量，该模型以表示起讫点之间的交通流量的交通分布OD矩阵作为输入文件，根据可选路径的出行阻抗，将每个OD 对间的流量分配到路网上，从而求出路网中每个路段的交通量。本文采用随机用户平衡法进行交通分配。该模型如下：

，

式中：为路段上的交通流量；为路段的阻抗；为点对间的第k条路径的交通流量；为0-1开关变量；为点对间的O-D量。

3.2交通量预测及结果

以调查得到的基年OD矩阵，对采用的模型进行标定，将得到的模型参数及阻抗矩阵输入分布模型，对交通产生/吸引进行分布预测，得到分布OD矩阵，并以表格形式加以反映。项目所在通道内主要区域之间汽车出行分布情况见图1，汽车出行期望路线图见图2。

图1 图2

4结语

TransCAD是用于规划、管理和分析运输系统和设施特点的最早的地理信息系统。交通量预测是其主要应用项目。利用该系统，可以将交通的空间特性交通量预测中的应用和属性数据完美结合。系统内置的交通建模型分析工具，几乎涵盖了交通分析的各个方面，其模型均立足于目前世界上最顶尖的交通研究成果，可以最大限度地减少人为因素对预测结果的影响，提高预测的精度和效率，非常适合于解决影响区大、路网复杂、影响因素多的路网交通量预测问题，其预测结果可视化程度高，可以图形、表格等形式表现，是交通规划中非常适用的应用软件。需要注意的是，TransCAD软件系统的开发与设计是以发达国家的国情为基础的，使用该软件时，应充分考虑我国国情，加大路网基础数据的调查力度，数据应力求准确、充分。实际预测时需要进行反复的调整、测试，以使预测结果与实际路网相符。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。