TransCAD软件在高速公路交通量预测中的应用(1)

图 1 电子地图
图 2 电子地图存储数据
不同的网络可以与同一地理文件产生联系 ,可以使网
络随着时间或交通运输方式的变化而具有不同的特
性.
2. 2 重力模型法预测交通分布
重力模型既可以受发生量或吸引量之一约束 ,也
可以受两者约束. 在单一的约束中 ,交通区之间的出行
量按下式计算 ,主要根据在平衡过程中是以发生量还
收稿日期 : 2005 - 09 - 06 作者简介 : 姚宏伟 (1979 - ) ,男 ,河南驻马店人 ,硕士.
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路阻函数按下式计算 : t = tf ×[1 + α( V / C)β]
式中 t 为交叉口之间的路段行驶时间 ; tf 为交通量为 零时的路段行驶时间 ; V 为路段机动车交通量 ; C 为路 段设 计 通 行 能 力 ;α、β 为 回 归 参 数 , 本 次 采 用 α = 0115 、β = 4.
8) 地理信息系统开发工具箱. TransCAD 软件包 括 1 套 GIS 应用开发工具库 ( GISD K) , GISD K 允许用 户自己定义菜单 、工具条 、工具箱 、对话框 ,编写应用程 序 ,且 支 持 多 种 内 部 通 讯 协 议 , 如 目 标 连 接 和 嵌 入 OL E2. 0 、动态数据交换 DD E 等 ,还可以使用 VB 、VC、 C + + 或其他任何程序语言包括其它程序的宏语言 (如 Excel) 来开发基于服务器上的桌面应用程序.
4) 公共交通模块 ( Transit) . 该模块专门用于公共 交通分析 ,可以建立公共交通网络层 ,进行线路和站点 查询 、公交最短路计算 、OD 反推和公共交通分配 ,还 可以统计和分析各线路 、站点属性值.
5) 路径系统模块 ( Route Systems) . TransCAD 软 件可以在单独一个图层中建立路径系统 ,可以建立 、存 储路径系统属性 ,如路径特征数据 、停站位置和旅行时 刻表等 ,还有对属性值的查询 、统计 、相互参照等功能 , 从而进行交通运输分析.
6 ∫ min Z ( X) =
Xα
tα( w ) dw
α0
Subject to :
6 fκrs = qrs Π r , s
κ
f
rs f
≥0 Π r , s
6 6 6 Xα =
fκrδs αrs ,κ Πα
rs k
式中 X a 为路段 a 上的交通流量 ; ta 为路段 a 上的行程
3) 路径和物流模块 ( Routing/ Logistics) . 该模块中 的“集组”模型和“分区”模型可以分别将分析对象按集 中程度分组和合并. 定位模型根据效益最大化为设施 确定最佳位置. 该模块还有生成费用矩阵 、解决运输问 题等功能. 模块的应用包括 :管区和范围网的调整 、行 政区域或交通小区的重新划分 、零售网点分布 、仓库位 置与分货网的规划 、送货与取货服务的经营管理 、销售 分配计划 、基础设施维护 、公共服务业等.
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第 1 卷第 4 期
薛建国 ,等 :基于 STC89C52 的高精度数字相位测量方法设计
分配后各路段交通量如图 4 所示 , 路段交通量分 配结果见图 5.
图 4 交通量分配
图 3 重力模型预测交通分布
图 5 交通量分配结果
3 结 语
针对交通规划中亟需解决的诸多问题 , TransCAD 软件反映了国内外交通规划和交通工程领域最新理论 和研究成果 ,广泛探讨了交通规划建模理论 、方法与应 用. 该软件具有系统性强 、实用性好等 (下转第 69 页)
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沈阳工程学院学报 (自然科学版)
2005 年 12 月
TransCAD 中双约束的重力模型 ,具体参数如图 3 所示. TransCAD 软件中应用重力模型平衡出行量具有以下 3 个主要特点 : ①重力模型考虑到交通区的空间分离性. ②即使应用单约束重力模型 ,也许每个交通区的发生量 和吸引量也不同. ③应用重力模型的过程中并没有考虑 基年交通区之间的出行调查量 ,但是在摩阻函数的标定 或摩阻系数表中均需基年出行量 OD 矩阵. 2. 3 交通分配
6) 数据统计模块 ( Statistics) . 该模块主要用于数 据统计和数学模型估计 ,包括根据数据建立 、估计 、应 用数学模型 ,具有计算邻接矩阵 、相关性和空间自相关 性等功能.
7) 交通运输地理信息系统功能. TransCAD 具有 强大的空间分析功能 ,其中专门用于交通运输的有 : ①
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信号的零点漂移 、频率变化等因素的影响后 ,测量精度 可达 ±0102°. 可应用于工频标准信号源的校准和激光 测距的信号处理电路. 进一步利用 EDA 技术后 ,可将 整形电路 、电平切割电路 、分频电路和倍频电路等部分 设计在一片 CPLD 芯片上 ,整个系统会更加高集成度 , 具有更高的性能价格比.
摘 要 : 介绍了 TransCAD 软件的特点及功能 ,应用 TransCAD 软件对大窑湾疏港高速公路工程的未来特性和年交通量 进行了预测 ,整个应用过程表明 , TransCAD 软件是一种较好的交通规划应用软件. 关键词 : TransCAD ;交通量预测 ;高速公路 ;交通规划
中图分类号 : TP317 ;U491 文献标识码 : B 文章编号 : 1673 - 1603 (2005) 04 - 0064 - 04
1 TransCAD 软件介绍[ 1]
1) 交通规划模块 ( Planning) . 交通规划模块包括 出行产生 、出行分布 、交通方式划分以及交通流分配的 “四阶段法”模型. 出行产生又有交叉分类法 、回归法和 对输入数据要求较少的“快速反应”法 ;出行分布有增 长系数法 、重力模型法和三重比例约束 ;方式划分主要 有先进的 Logit 模型 ,即离散选择模型 ,包括二元 Logit 模型 、单层多元 Logit 模型 、增量 Logit 模型和 多 层 Logit 模型 ;交通流分配包括全有全无 、增量分配法 、用 户平衡法 、随机用户平衡法和概率分配法. 该模块还具 有 OD 反推功能和集成各交通规划各阶段的批处理模 式 ,而且可以从 Trips、Tranplan 、EMM E/ 2 等交通软件 导入数据.
2 应用 TransCAD 软件进行高速公路 交通量预测
大连疏港高速公路 ,起点位于大连大窑湾港 ,终点 位于大连金州区二十里铺镇附近 ,与沈大高速公路连 接 ,通过该项目和沈大高速公路及大庄高速公路将大窑 湾港区货物迅速集疏 ,形成一条大窑湾港区与辽宁全省 乃至全国各地的快速通道. 为了解大窑湾和大连至沈阳 之间的未来年公路机动车流量 、流向等交通构成及交通 特性 ,特采用 TransCAD 软件对该项目交通量进行预测. 2. 1 地理信息系统的建立
2) 网络和路径分析模块 (Networks/ Paths) . 该模块 用于交通运输网络分析 ,主要功能有 : ①最短路径分析. 能求出任意两个或多个起终点间的最短距离或最小费
用 ,也可计算出经过网络中任一指定点的费用最小路 径. ②区域划分. 可以根据距离 、时间和费用的多少划分 交通运输网络 ,以确定服务设施的服务范围. ③影响带 和影响区域. 可以围绕任意数量的地理元素创建影响 带 ,可以确定距离每个设施最近的地区.
第 1 卷第 4 期
姚宏伟 : TransCAD 软件在高速公路交通量预测中的应用
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交通运输网络分析. 此功能具有存储交通运输系统的 重要属性 ,如交叉口转向限制和费用 、各种运输方式间 的换乘点和费用函数 、单行道 、交通小区中心与路网的 虚拟线 、道路等级与性能函数 、公共交通出入道与步行 换乘道 、路段旅行函数等. ②矩阵分析. 矩阵用于存放 交通运输系统中的基本数据 ,是交通运输分析的基本 工具. TransCAD 软件可以生成 、维护 、操作矩阵 ,并能 通过生成期望线等功能对矩阵中的数据进行空间分 析 ,使数据比较直观. ③线性参照. 它根据沿着道路与 某一固定点的距离来确定分析对象位置. TransCAD 软件具有动态分段功能 ,以便合并和分析多个线性参 照数据集. 线性参照主要应用于处理基础设施与运营 管理数据 、交通事故位置 、铁路或公路的分级 、道路桩 号 、固定资产投资项目等信息.
是以吸引量为基础
6 Tij = Pi ·
A j ·f ( cij) A x ·f ( cix )
(约束于发生量)
all z one
6 Tij = A i ·
Pi ·f ( cij) (约束于吸引量) Px ·f ( cix )
al l z one
当应用双约束重力模型时 ,会出现一个反复叠代过
程 :根据第一个计算式不断平衡行元素 (发生量) ,然后
根据第二个计算式不断平Baidu Nhomakorabea列元素 (吸引量) ,直至达到
收敛精度或最大循环次数. 本次交通分布就采用了
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时间 ; t a ( . ) 为路段 a 上的行程时间函数 , 因而 t a =
ta (
X a)
;
f
rs f
为出发地为
r ,目的地为
s
的 OD 间的第
k
条路径上的交通流量 ;δαrs,κ为 0 - 1 变量 ,如果路段 a
在出发地为 r ,目的地为 s 的 OD 间的第 k 条路径上 , 则 δαrs,κ = 1 ,否则 δαrs,κ = 0 ; qrs为 r 与 s 之间的 OD 交通 量.
根据该项目的特点 ,将其划分为 12 个小区 ,其中 直接影响区 6 个 ,间接影响区 6 个. 在项目的影响区内 应用 TransCAD 软件建立路网的地理信息系统 ,其中 道路分为高速公路 、国道 、县乡道及与小区质心相连的 导线等 4 种道路. 道路属性分为道路长度 、道路名称 、 道路通行能力 、道路宽度 、道路的设计时速 、道路收费 情况等等一些信息. 具体的路网图形及地理信息系统 数据如图 1 、图 2 所示. GIS (地理信息系统) 技术在网 络分析以及数据连接中有强大的功能 ,由于地理信息 数据可以比较容易的描述道路的位置 ,不必通过繁琐 的输入即可直接获得 ,同时网络与线层是分离的 ,许多
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. 作为最早具备交通规划地理信息功能的软件 , Tran2 sCAD 可以方便地对各类交通运输及相关数据进行存 储 、提取 、分析和可视化. 在 TransCAD 中 ,包含了各种 形式的出行需求模型 ,如概略规划方法 、四步骤模型 、 先进的非集计建模技术 、多种选择的同步模型 ,以及广 泛应用的各种交通分配模型的组合应用. 应用 Tran2 sCAD 软件的 GIS 环境背景 ,可以进行比较细致而又 合理的交通规划和预测分析.
第 1 卷第 4 期 2005年12月
沈阳工程学院学报 (自然科学版) Journal of Shenyang Instit ute of Engineering (Nat ural Science)
Vol11 No14 Dec. 2005
TransCAD 软件在高速公路交通量预测中的应用
姚宏伟
(辽宁省交通勘测设计院 规划室 ,沈阳 110005)
交通分配模型用于预测道路网络中的交通流量 , 这些模型将已输入的出行需求 OD 矩阵当作起讫点对 之间的交通流量 ,每一 OD 点对的流量 ,基于所选择的 出行方式在某一道路上的出行时间或出行耗费分配在
整个路网上. TransCAD 软件为交通规划提供了完整 的交通分配程序 ,应用该软件提供的用户平衡模型进 行分配 ,该模型如下式