关于四阶段法的改进与延伸

关于交通预测四阶段法的改进与各大领域的发展延伸

摘要：四阶段法是交通量预测最常用的方法。本文在分析四阶段法问题的起初上，提出了四阶段法的改进方案，并从三个不同方面拓展了四阶段法的应用，从而深化了对于四阶段法原理的认识与理解。

交通量预测是确定项目建设规模、建设标准的依据，同时也是制定项目建设实施计划，进行项目经济评价及财务评价的基础。四阶段法作为交通量预测的主要方法，被广泛应用于国内外的城市交通研究。

一、四阶段法的概况描述

1962年美国芝加哥市发表的(Chicago Area Transportation Study)为四阶段法诞生的标志。20世纪60年代后期，日本广岛都市圈的交通规划首次提出了对不同交通方式进行划分这一新的预测内容。此后，交通规划变成了交通发生与吸引、交通分布、交通方式划分和交通流分配四个步骤，这就是交通规划的四阶段法(也叫四步法)理论。

与其他传统的预测方法相比，四阶段法因对预测的完整定义和准确刻画，并且可对需求的社会经济因素、服务水平和交通运输系统内的竞争进行全面的考量，从而在交通规划、运营组织管理等方面有着广泛的应用。

二、四阶段法存在的问题

四阶段法一般采用重力模型作为直接需求模型，需要繁多的国民经济数据。在对未来的经济指标相关数据掌握不是很全面的情况下，若用重力模型，不但运算繁琐，还会严重影响预测结果的精度。同时，在轨道交通客流预测方面，由于此方法对轨道交通方式的特点和客流形成机理分析不够，往往过高估计轨道交通对城市客流的吸引能力，导致预测的客流大于实际客流。

三、四阶段法改进思路

1、铁路客运方面

1.1 基于重力模型所需要的苛刻条件，我们找到了一种新的方法来代替重力模型进行预测。灰色预测法是一种对含有不确定因素的系统进行预测的方法，可以用较少的数据建立模型进行预测。由于所能掌握的经济指标相关数据有限，因此，我们可以采用灰色模型代替重力模型作为直接需求模型。

在方式选择和分配方面，四阶段法的主要模型有集计模型、非集计模型两类。我们可以采用LOGIT集计模型对客运专线的市场份额进行估计。

1.2 基于以上分析，形成的改进四阶段法的主要步骤如下：

(1)针各种运输系统的实际情况，估计各运输方式的效用函数。

(2)建立客运专线通道旅客直接需求模型，预测未来年度在没有客运专线条件下的运量。

(3)建立诱发运量预测模型，计算客运专线投入运营后产生的诱增型运量。

(4)建立运输方式分配模型，计算各运输方式的运量。

改进四阶段法的执行步骤如下：

(1)由各方式技术经济参数和既有方式旅客情况调查两方面数据，确定LOGIT模型中效用函数的系数

(2)利用LOGIT模型效用函数的系数，可得出直接需求模型，加入社会经济

参数调查，进行区段各运输方式未来年度无客运专线条件下总运量预测。

(3)由直接需求模型，诱发运量预测模型，同时由区段各运输方式未来年度无客运专线条件下总运量预测，诱发各区段未来年度有客运专线条件下的运量预测。

(4)由诱发运量预测模型，得到运量分配模型，引出各区段中各运输方式未来年度市场份额的预测，并最终得到各区段未来年度客运专线客流的预测。

1.3结论

客运专线的修建是我国交通运输业适应社会经济可持续发展战略的要求。通过改进四阶段预测法，用灰色模型代替重力模型，对各大客运专线进行客流预测研究，使得预测结果更接近客运专线目标年限的实际客运量。预测结果对客运专线的运营和进一步建设具有重要的参考意义。

2、物流需求预测方面

为了克服现有城市物流规划中需求预测存在的主要问题，考虑将城市交通规划四阶段法的思想应用到物流预测上，以准确把握城市物流需求的结构与空问分布特征，为城市物流节点的布局规划提供更好的依据。

物流预测四阶段法可简要概括为城市物流总量预测、各区物流量预测、物流分布及流线预测和物流运输方式预测。物流预测四阶段法不但可以预测出物流需求总量，还可以把握物流流向、不同行业货物品种流量及流向、运输方式构成、运输形式构成等。

基于以上分析，物流四阶段法具体如下：

第l阶段——城市物流总量预测：

城市物流总量预测是预测城市物流吸引和发生的总物流量，即根据城市物流需求影响因素的分析，构建物流生成模型，得出未来物流生成总量，包括物流发生量和吸引量。

第2阶段——各区物流量预测

各区物流量预测是预测各区物流吸引和发生的总物流量，即根据各区的物流分担率，将未来该城市物流总量分配到各区，得到未来各区的物流生成量。

第3阶段——物流分布及流线预测

物流分布及流线预测是预测各物流小区之间的空间分布量，即根据现状的物流空间分布和未来的发生吸引量，以及各小区间的空问阻抗，构建分布模型，分析计算出各区之间的物流交换量，并根据分配模型将其分配到城市物流运输网络上，得到货物的交通流线图。

第4阶段——物流运输方式预测

物流运输方式预测是对物流活动各环节所基于的货运方式和运输工具的选择和组合，以把握建立在城市各种运输方式上的物流量及分布情况。

(1)由现状物流发生吸引量与物流总量生成模型预测物流总量；

(2)由物流总量和各区物流分担率预测各区物流发生吸引量；

(3)由物流分布模型和物流分配模型，加入各区物流发生吸引量，进行物流

分布及流线预测。

(4)由物流分布及流线预测，结合物流调查结果和其它统计数据，得到物流

运输方式预测。

结论：

通过对现有城市物流规划中常用的物流需求预测的方法进行总结分析以及，针对它很难准确反映出城市物流的结构和空间分布特征的缺陷，在次基础的上提

出了基于交通规划四阶段法的城市物流需求预测四阶段法。并对四阶段预测法中各阶段采用的预测方法和模型进行分析。最后基于四阶段物流需求预测方法的运用，论述了相应的城市物流调查与分析的内容和方法。

在应用四阶段法对物流需求进行预测分析讨论时，鉴于数据资料的有限性和篇幅大小原因，未对各个物流需求预测阶段的所有模型进行分析，只分析了与其相对应的较为可行的方法、模型及其应用，因此，今后对物流需求四个阶段中的每个阶段进行单独的理论和实证分析是非常必要的。

3、轨道交通方面

目前，国内外通常所采用的轨道交通客流预测方法建立在四阶段的客运需求预测的基础上；但由于此方法对轨道交通方式的特点和客流形成机理分析不够，往往过高估计轨道交通对城市客流的吸引能力，导致预测的客流大于实际客流。其原因主要有以下三点：

(1) 不同目的出行的生成和分布规律变化很大，但是现有预测方法中并没有很好地考虑这个影响因素。

(2)当交通小区划分较密、区间行走时间较短时，重力模型对现有交通分布的拟合不好。

(3)现有交通划分模型都是通过求出公交OD，然后在公交OD 中采用某种分担率模型划分轨道交通OD 进行分配。其公交分担率模型建立在现有交通方式分担规律的基础之上。考虑到预测年存在现有其他交通方式向轨道交通转移的可能性，如果能够对诸如摩托车、自行车等交通方式向轨道交通转移的规律做出合适的考虑，将有助于更全面地预测轨道交通出行总量。

改进方法：

(1)按出行目的和土地利用性质进行交通生成.

(2)采用区内、区间分别建模的交通分布方法。

(3)采用二阶段的轨道交通方式划分方法

通过进行拟合比较，可以得知该模型的优势胜于先前的四阶段法。

四、结论

以上便是四阶段法在不同领域的应用与改进方案。四阶段法作为交通预测的重要方法，其本身蕴含的科学思想值得我们借鉴并进一步探讨它的内涵。我们要养成严谨的科学思维，用辩证的思想看待四阶段法，并学会应用四阶段法为交通事业做贡献。

参考文献

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[3]曹尧谦，李夏苗.基于改进四阶段法的武广客运专线客流预测[J].铁道科学与工程学报，2010，7（3）：109-113.