硕士学位论文-大型活动交通需求预测和疏散方案研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文大型活动交通需求预测和疏散方案研究姓名：章辉申请学位级别：硕士专业：载运工具运用工程指导教师：周新聪严新平20070501武汉理工大学硕士学位论文摘要+大型活动给城市交通带来极大的影响，如何保证大型活动期间交通疏散的安全、快捷和畅通，同时尽量减少对城市正常交通的影响，是城市交通管理者一个迫切需要解决的问题。基于以上情况，在总结国内外研究和大型活动调查的基础上，结合大型活动的交通特点，重点研究了大型活动疏散的交通需求预测、交通疏散方案制定和仿真评价论文主要做了以下工作：分析了大型活动疏散的交通需求和交通流特征，在总结国内外研究的基础上，阐述了大型活动的交通需求预测和方案管理的主要技术。根据四阶段法的相关理论和思想，研究了大型活动交通需求预测方法。指出观众产生预测结果成即为观众空间分布预测结果，考虑到距离对交通产生的影响，提出了基于重力模型的观众产生预测方法。根据大型活动疏散的特征，提出了基于转移矩阵法的观众交通方式划分预测方法考虑到疏散时交通时间波动性，探讨了交通时间分布预测方法。该方法从行人、停车场和活动特性出发，建立了交通时间分布的模型，并通过编程来预测结果；根据交通时间分布和交通空间分布预测结果，确定了疏散的高峰小时交通需求量。阐述了大型活动交通疏散方案的目的和原则。指出了大型活动疏散方案的内容，分析了方案制定流程，重点研究了方案的疏散路线制定方法：根据疏散路线的功能和特性对疏散路线分段，每一段分别研究的方法来制定疏散路线。提出了大型活动疏散的交通资源管理，指出了交通资源管理的策略，从对资源利用和管理的角度介绍了主要的管理措施，分析了各种通管理措施对交通影响。研究了交通疏散方案在宏观仿真软件TransCAD和微观仿真软件VISSIM中的仿真实现方法。结合软件的特点和实际需要，选取了流量、饱和度、延误、排队长度和疏散时间等指标来分析方案。制定了两组武汉市“六城会”开幕式交通疏散方案，通过交通仿真对方案评价，对比分析了方案的优缺点。最后对疏散过程仿真，指出了需要重点管理的路线和节点，并分析了疏散的时间波动特性。本文的研究和应用方法是基于武汉市“六城会”的交通疏散提出来的，但其中的研究思路和方法可用于国内其它的大型活动中。关键词：大型活动；疏散方案；交通需求预测；交通管理；仿真评价本文受到国家重点基础研究发震(973)计划(课题编号：2006CB705505)资助I武汉理工大学硕士学位论文AbstractLargespecialeventsbringaboutgreatimpacttourbanfranc，howto锄lirethesaf班yspeedandunblockof锄cevacuationandreducetheimpactonnormal锄cduringlargespecialeventsisadifficultproblemtotraf丑cmanagerAccordingtoresearchbothinChinaandabroadwiththebaseofinquiryoflargespecialeventsandthetra伍ccharacteristicsunderlargespecialevents，tra伍cdemandforecastingtrafficmanagementplanningdesignandsimulationuationofthelargespecialeventsevacuationarestudiedThemaincontentsofthispaperareasfollows：皿圯evacuationcharactersoftrafficdemandmanagementandtrafficflowareanalyzed，themaintechnologyoflargespecialeventssuchastrafficdemandforecastingandllaf矗CmanagementisillustratedbasedonthesummarizationoflargespecialeventsresearchAccordmgtoachievementandapplicationoftheFourStepTravelDemandtechnologytrafficdemandforecastingisstudiedBecauseaudiencetriphasall-to-onecharacteristictheresultofaudiencegenerationforecastCanberegardastripdistributionforecastresultthenconsideringthedistancedifferenceaudiencegenerationmodelisestablishedInallusiontothecha托Ictersoflargespecialeventsusingthetransfermatrix，modesplitisestablishedConsideringthetimewavecharacteroftraf矗cevacuation自ra蚯ctimedistributionmodelisestablishedwithaudienceandparl凼gpropertyandtheforecastingisimplementedbyprogrammeOnthebaseoftheerforecastingresults，thelargesthourtraf五cdemandisobtained111egoalandprincipalofthelargescaleeventsevacuationplanningareinlroducedTheevacuationplanningdesignprocessoflargescaleeventsisanalyzedduringtheplanningdesignoflargescaleevents，theevacuationroutesarethekeyquestionThemutesaredividedinto2partsanddesignedpartbypartThe锄cresoure圮management(TRM)isbroughtabouttoensuretheevacuationroutes，thesincludedinTRMarcintroducedandageanalyzedinthetermofna位cSponsoredbytheNationalBasicR目hProgramofChina(Program973)0qo：2006CB705505)武汉理工大学硕士学位论文impactHowtoexpressthemanagementsinthesimulationsoftwareisstudiedbothinMacrosimulationsoftwareTransCADandMicrosimulationsoftwareVISSIMsuchas：networkestablishmentdataandmanagementsSomecriterionstoanalyzetheplanningischosenforthecharactersofthesoftwareaswellastheuationneedtheyaretramcflowVCratio，delayqueuelengthandevacuationtimeAndtwoevacuationplanningof6曲NationalCitySportsCrgtneinWuhanaredesigned，whichincludedtheevacuationroutesandmanagements，andbothoftheevacuationplanningaresimulatedandanalyzedAtlastthekeyplacesneededemphasisandmanagementa聆pointedoutbywholeevacuationprocesssimulationofacomplicatedareaandthetrafficwaveofevacuationiSanalyzedThemodelsandsinthispaperarebroughtforwardinallusiontothe仕拭cevacuationofNationalcitySportsinWuhanasthoughtheresearchthoughtandsadoptedinthepaperCallbederivedfromthepaperandappliedtootherlargespecialeventsinChinaKeywords：largespecialevents；evacuationplanning；traf五cdemandforecasting；tra伍cmanagement；simulationanduationIll武汉理工大学硕士学位论文第1章绪论11背景111大型活动的影晌随着我国经济发展，人民生活水平提高，综合国力的加强，大量的规模不等的大型活动在全国各地举行，2008年8月北京将举办第29届奥林匹克运动会；2010年5月上海将举办第41届世界博览会；2010年11月广州将举办第16届亚洲运动会。这些大型活动的召开将会提高我国在世界上的影响力，促进经济的发展；但是吸引的大量观众也会影响到大型活动的交通，特别是大型活动疏散时的交通问题。武汉市2007年将举办“第六届全国城市运动会”，本次活动是提升武汉市城市形象，是为实施湖北省和武汉市的“中部崛起”提供的新机遇和新活力【lJ，“六城会”也会给武汉的交通带来挑战。大型活动丰富了居民物质文化生活，宣传了城市魅力，提高了城市在区域和全球的影响力，也给城市发展带来了很好的机遇和巨大的经济效益。历史上的奥运会给举办城市带来很多益处【21，韩国1988年举办奥运会，促使高科技电子信息产品成为韩国的支柱产业，1992年的巴塞罗那奥运会致使随后8年旅游从中受益，2000年悉尼奥运会为悉尼和澳大利亚带来超过200万的旅游者和近百亿美元的收益。2006年德国世界杯，至少给德国带来100亿欧元以上的收益，除此之外，德国的旅游业、体育用品业、建筑行业、餐饮业、传媒业、酒店业和家电业等也从世界杯中分得巨大利益，给德国额外增加5万个就业岗位。这些具有国际影响力的大型活动活动加速了城市化进程，改善了城市生态环境，提高了城市交通服务水平，促进了城市旅游和房地产业的发展，极大地提升了城市的国际形象和地位，为城市的可持续发展奠定了良好的基础。大型活动对城市的发展有着非常明显的刺激作用，但是大型活动举行期间也会对城市造成较大的影响甚至影响到居民正常出行和城市形象。由于大型活动举行时会在很短时间、在场馆及其周边区域集中大量观众，给场馆附近的交通带来极大的冲击，造成交通事故和道路拥堵，甚至会影响到城市的交通和居民的正常生活。武汉理工大学硕士学位论文112交通疏散方案在大型活动中的重要作用大型活动伴随着的需求量急剧增加，打破了原有的交通供需平衡。要使城市的交通回到新的平衡之中，有两种常规方法：一是增加供给，二是减小需求。通过增加供给如道路等硬件设施在短时间内无法完成，且在大型活动之后的空闲将造成资源的浪费。通过减小活动规模的方式就减小了活动的影响力，不能达到大型活动举办的目的。因而大型活动的交通需求必须与活动规模相适应，通过合理的方法对大型活动的交通需求预测，采用可靠的方法对交通疏散，解决大型活动对城市交通所造成的巨大问题。已经举行的广州“九运会”和南京“十运会”已经证明，通过制定交通疏散方案能够有效的解决大型活动对城市交通的影响。合理的疏散方案把在特定时间特定区域的矛盾转移和弱化，通过先进的技术合理优化配置资源，通过有效的交通组织减小冲突提高通行能力，通过临时性的管制措施以达到供求的相对平衡，保证活动的安全正常举行，观众快速有序的散场。大型活动疏散是大型活动交通最为复杂的环节，此时引起的交通需求最大，交通供需矛盾最为突出，交通疏散方案是大型活动中最为关键最为复杂的部分。疏散方案在大型活动中将起着极为重要的作用。12国内外研究现状关于大型活动的研究，在1988年美国联邦公路局对大型活动(1argespecialevents)定义嘲之前，主要是针对影响力很大的国际性超大型比赛(世界杯、奥运会等)交通管理的经验总结，在这之后专门针对大型活动的交通理论研究才有所进展。我国关于大型活动交通理论的研究起步较晚，而且没有引起足够的重视，直到北京奥运会申办成功后才有相关交通研究机构介入这一领域的研究121国外的研究情况国外的大型活动研究是随着奥运会等大型活动的举办而开始的。1984年在洛杉矶举办的奥运会为美国大型活动交通组织和管理理论与方法的研究提供了良好的发展环境，而且研究者提出了通过交通系统管理技术(transportationsystemmanagementtechniques)来管理奥运交通的思想，也就是将整个活动周2武汉理工大学硕士学位论文围的道路交通设旖和交通改善措施作为一个系统，对这样一个系统进行管理：1996年亚特兰大奥运会，美国首次将ITS相关技术应用到奥运会的交通组织和管理中，而且融入了交通需求管理的理论技术，但此次奥运会糟糕的交通管理和赛会安全组织遭到了各方面的质疑和批评哪：对美国2002年盐湖城冬奥会ITS技术的研究中，总结了ITS技术在冬奥会运用中经验和教训，从ATMS和ATIS两大模块作了总结，ATMS主要是从事件管理、路径交通管理和多种联运方式的角度总结，ATIS主要从511电话服务、可交情报板和高速公路无线电咨询等方式来研究。在疏散路径选择的研究中叶嗵：2002年Cova等人提出了基于车道的疏散路径方法。基于车道的路径方案能够减小在十字路口的交通延误，减小的延误是通过限制交通合流和预防交叉冲突实现的。Lim和Wolshon在2005年利用微观交通仿真软件CORSIM来模拟了在灾难性的暴风事件下沿着高速公路的车道的反向车流(车道单行)运行。在疏散方案和政策研究中眇“1：Southworth在1991年就提出了区域疏散的过程包括旅程发生、旅途起程时间选择、日的地选择、旅途路线选择和方案的建立。Liu等人在2004年回顾并且讨论了一些有关疏散方案生成过程的论文，文中讨论了制定方案的方法步骤。在疏散方案的交通仿真模型的研究中“”：很多的仿真模型和软件包已经开发用来协助设计、运行、管理和评价疏散方案和政策。2003年DanielConsultantsInc采用OREMS仿真软件模型来对马里兰州的城区制定的飓风下疏散方案仿真，实验结果证明OREMS能够给出比较合理的疏散时间，通过OREMS，分析者可以通过模拟来得到道路服务水平及其时空分布、运行状况的特征参数、瓶颈路段和各类道路设施的疏散时间。122国内研究情况目前国内关于大型活动交通组织管理的研究项目还比较少，在总结国内外大型活动交通组织管理经验的基础上，北京工业大学的罗铭、安志强等人在2004年到2005年期间对北京奥运的交通需求预测、交通需求管理以及组织规划进行了研究“”】。研究主要方法是利用交通规划方面的四阶段预测方法，并且针对的目标是奥运期间赛事下的交通预测以及应对措施，但其研究成果针对性比较强，其规划程序和研究理论基础主要服务于奥运交通，很难推广到其他大型活动。3武汉理工大学硕士学位论文此外，广州市公安局交警支队和广州市交通规划研究所共同完成的第九届全国运动会期间交通组织实施方寒研究，其针对性也较强。2006年，吉林大学的赵佳琪。1对大型活动的交通管理进行了研究，对大型活动的交通特点、交通组织管理方法进行了较为简单的分析，通过借用商用建筑的交通影响分析来对大型活动进行交通影响分析，并通过调查把大型活动与正常情况下的交通作了相应的分析和比较。2002年在北京举行了“首届中国奥运交通论坛”、“北京交通与奥运”和百千万人才工程学术论坛等，为大型活动交通管理经验的交流提供了平台。论坛分析了奥运交通需求特点并提出了战略对策；提出了北京奥运智能交通系统的发展及应用的构想；提出了构筑一体化的绿色智能奥运交通体系；阐述了地理信息系统在奥运交通规划与管理中的应用等。这些成果将对北京奥运的交通规划与管理具有指导意义，但是这些框架体系构想等研究与大型活动的理论研究和实践应用还有距离m国内目前所发表的一些有关大型活动的文章大都集中在奥运会交通规划与管理研究上，主要为北京工业大学发表的与奥运交通规划相关的研究成果。奥运会交通需求预测技术主要采用规划中常用的四阶段法，而且各步骤与城市交通规划方法相似”1总的来说：国外对大型活动交通管理的研究与探讨较早也较为系统，目前已经提出了较为完善的大型活动交通管理的工作步骤，并在实践中采用了各种交通管理措施，同时在疏散的路径选择、活动方案制定和方案的评价仿真方面研究较全面。而国内对这方面的研究相对起步较晚，还没有系统地研究大型活动交通管理和疏散。在对大型活动交通需求预测中，北京奥运的交通需求预测有一些研究，但是不具有普遍性；在大型活动的交通管理和疏散方案的研究也很少，制定的方案很大程度上都是借鉴已举办活动的经验。13大型活动定义及分类131大型活动定义1988年美国联邦公路局对计划性特殊活动(plannedspecialevents)进行了定义：即已计划的在特定的时间和地点发生的能引起交通需求不正常增长的特殊活动啪，如体育活动、娱乐活动、节日集会、展览会和各种典礼等都属于4武汉理工大学硕士学位论文计划性特殊活动。大型活动应该在已规划特殊活动的范畴，但是规模较大，与一般的规划特殊活动有区别，北京市制定的北京市大型社会活动安全管理条例是我国第一部以大型活动安全管理为专项内容的法规。根据法规对大型社会活动的定义咖：大型社会活动(简称大型活动)，是指主办者租用、借用或者以其他形式临时占用场所、场地，面向社会公众举办的文艺演出、体育比赛、展览展销、招聘会、庙会、灯会、游园会等群体性活动。南京公安部门将大型活动规定为啪3：在公园、风景游览区、游乐园、广场、体育场(馆)、展览馆、公共道路、居民生活区等公共场所举办的下列活动：(1)演唱会、音乐会等文艺活动。(2)游园、灯会、花会、龙舟会等民间传统活动。(3)体育比赛、民间竞技、健身气功等群众性体育活动。(4)其他群众性文化活动及在影剧场(院)举办其经营范围之外的活动。结合我国的国情，从对城市交通影响的角度考虑，本文的大型活动是指参加人数较多，对城市交通或是区域交通影响较大，需要制定交通疏散方案，有组织计划的社会性活动，才能称为大型活动。根据这个定义，国际性的奥运会、全国性的全运会和城运会都属于大型活动。132大型活动分类大型活动可以有多种分类方法，按照活动的级别和区域影响范围分为县市级、省级、国家级和国际级；根据活动的时间划分为开始和结束时间固定的大型活动、开始和结束时间不固定的大型活动；按照活动地点划分为单一场所大型活动、多场所大型活动。而从交通管理者的角度考虑，在活动规模一定的情况下最关心的是时间、地点等，这些因素对交通疏散产生直接影响。根据活动时间和地点的是否固定将大型活动活动划分为四类：时间地点都固定、时间地点都不固定、时间固定地点不固定、地点固定时间不囿定。其中时间和地点固定的大型活动最常见，同时短时间内在固定区域内聚集大量交通对城市交通影响最大，而且也是其它大型活动的研究基础。本文研究对象即为此类大型活动的疏散，具体的实例是武汉市“第六次全国城市运动会”(以下简称“六城会”)开幕式的交通疏散。5武汉理工大学硕士学位论文14研究意义大型活动在国内日益频繁，且对交通造成极大的影响。国内对于大型活动的研究较少，对大型活动疏散的研究更少。大型活动疏散作为大型活动期间交通供需矛盾最为突出的阶段，有必要进行深入研究。本文的研究意义分为以下两个方面：理论意义；大型活动疏散时，交通疏散方案及其管理措施会对大型活动疏散时的交通需求和交通运行造成影响。如何确定交通需求，如何制定交通疏散方案，如何对疏散方案的仿真分析是大型活动疏散的主要问题，本文所采用的研究思路和方法是对大型活动疏散研究的一次系统探讨，对以后的研究和大型活动交通疏散有一定的借鉴意义。实际意义：本文所有分析的对象是2007年11月武汉市召开的“第六次全国城市运动会”的交通疏散，对于武汉市“六城会”开幕式的交通疏散方案制定有一定的借鉴及参考作用。15主要研究内容根据对大型活动交通疏散方案研究的次序，本文的研究内容和章节设置如下：第l章绪论对本文的研究背景、国内外的研究现状作了总结和介绍，指出了本文的研究意义和研究内容。第2章大型活动疏散特征及主要技术分析对大型活动疏散的交通需求和交通流特征作了分析，总结和介绍了大型活动的交通需求预测和大型活动交通疏散方案及管理的主要技术。第3章大型活动交通需求预测方法研究根据“四阶段法”在交通需求预测中的研究成果和应用，从吸引总量预测、交通产生预测、交通方式划分预测和时间分布预测四个层次研究了大型活动的交通需求预测。第4章大型活动疏散方案研究阐述了大型活动交通疏散方案的且的和原则。对大型活动疏散方案的制定流程进行分析，重点研究的是疏散方案中的疏散路线制定。提出大型活动疏散的交通资源管理策略，并分析疏散方案中的交通管理措施。6武汉理工大学硕士学位论文第5章大型活动疏散方案仿真分析探讨交通管理方案在宏观仿真软件TransCAD和微观仿真软件VISSIM中的仿真实现方法，包括基础路网输入、需求数据输入和交通管理应用方法导入等。并结合软件的特点，选取了流量、饱和度和疏散时间等一些指标来分析方案。制定了武汉市“六城会”开幕式的疏散方案，包括疏散路线和具体的管理方法，并对方案的效果进行分析。第6章结论与展望7武汉理工大学硕士学位论文第2章大型活动疏散特征及主要技术21大型活动疏散特征结合对大型活动的交通调查和国内外大型活动的相关文献n”“，对大型活动的疏散的特征进行了总结和分析。大型活动疏散特征是对需求预测和方案制定的基础。本节主要从交通需求和交通流两个方面分析大型活动疏散的特征。211交通需求特征1)需求量大，矛盾突出大型活动引发的交通需求量远远大于城市同等规模用地产生的交通需求量，大型活动期间，单位面积产生交通吸引量剧增。如在。十运会”开幕式不到lkm2面积上聚集了lO万活动参加者，而且散场时要求在45rain消散完毕。2007年武汉将举行“六城会”，预测中心场馆的开幕式将吸引8万以上的活动参加者，同时开幕式的疏散需要在极短时间疏散所有的参与者，致使交通供需矛盾更为突出。2)参与者层次分明大型活动的参与者优先级别不一样。特别是一些大型活动中VIP的参加，在特定时间对特定交通资源的独享或是优先，对其它出行造成很大影响。一般来说党和国家领导人、重要来宾在疏散时如何根据交通需求优先级，保证不同层次大型活动出行需求要求，并尽量降低对背景交通需求的影响，最大限度的体现交通需求的“公平”原则，是大型活动交通组织管理的重要目标。3)需求的控制、转移和管制大型活动疏散时通过相关措施对需求管理。对于大型活动不相关的的背景交通需求，通过相应措施方法减小交通需求，或是诱导需求的时间、空间转移。对于与大型活动相关的交通需求，通过安全、高效和合理的方式控制，使大型活动的需求以合理的方式疏散。212交通流特征相对于城市正常交通流大型活动交通流具有如下特征：8武汉理工大学硕士学位论文1)时空分布不均交通流的时空分布不均与交通需求的时空分布不均密切相关，给城市交通组织管理带来了很大难度。如将举行的“六城会”，中心场馆预测将吸引8万以上的活动参加者，而且散场时要求在1h或是更短事件消散完毕。2)高峰的时空波动性大型活动在周边道路引起的交通流量高峰具有明显的时空波动特征，交通量高峰像波一样随着时间沿着主要集散道路由活动场所逐渐向外扩散。丽城市正常情况下的交通高峰则明显不同，其出现的时间一般比较固定，而且高峰基本是在整个路网同时出现的。3)出行起点单一大型活动散场过程中，出行起始点惟一(都是从场馆中开始疏散)，从而形成“发散式”交通网络。此时的发生点有多个而吸引点只有一个。在与场馆连接的道路和交通运输通道面临相当大压力。22大型活动交通需求预测221四阶段法概述四阶段法包括出行产生预测、出行分布预测、交通方式划分以及交通分配四个部分，常见的流程有如下四种，如图2-I所示：图2-1四阶段法流程图9武汉理工大学硕士学位论文2211交通产生交通小区的居民交通产生量的预测方法有：回归模型法、交叉分类法、增长率法、时间序列法和发生率法等啪1。采用较多的是回归模型法。回归模型法主要是建立出行量和相关因素的函数关系，依此类推预测。在居民交通产生预测中一般以某种指标为自变量，如小区人13数、劳动力资源数、就业岗位数、各类地利用、经济发展水平等，然后依据居民出行0-1)调查数据建立模型。其基本形式为：Y=口+b，X，(2-1)式中：y交通小区的出行生成量；Z第i种指标；a，回归系数。2212交通分布交通分布预测旨在根据交通分区的预测发生吸引量，确定各个交通分区之间的出行量，交通发生预测反映了研究区域出行的水平，而交通分布则预测分析交通分区的产生量去向何方，吸引量来自何处的问题。主要的方法有增长系数法，介入机会模型和重力模型法蝴。其中增长率法不适合未来分布与现状变化很大，交通设施变化剧烈的地区。介入机会模型法比较复杂，在实践中用的较少，主要使用重力模型。重力模型法是一种借鉴万有引力定律的空间互动关系模拟分析模型，基本假定为交通区j到歹的交通分布量与交通区j的发生量和交通区的吸引量成正比，与交通区j到之间的交通阻抗成反比。根据约束情况，重力模型可以分为无约束、单约束、双约束、三约束等不同的类型。无约束的重力模型如下所示。毛=KPAj厂(吒)(22)式中：毛从交通区i到交通之间的出行量；鬈待定的参数；只交通区i的出行总量；爿，交通区J的出行总量；lO武汉理工大学硕士学位论文，(以)交通区f到交通区-，的出行阻抗。2213方式划分交通方式划分(modesplit，MS)预测常用方法分别为转移曲线法、概率模型(主要为logit模型)和回归模型等。转移曲线模型：即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，用这些转移曲线诺模图直接查出各交通方式的分担率嘲。概率模型和回归模型都是通过建立交通方式选择影响因素与方式分担率之间关系式来进行方式划分预测的。影响观众方式选择的因素主要包括呻。3：出行者和分区的特性，如家庭车辆拥有情况、出行者年龄、出行者收入、分区的可达性，出行特征如出行目的，出行距离和交通设施的服务水平如费用、时间、舒适度、可靠性。2214交通分配交通分配是指将各分区之间出行分布量分配到交通网络的各条边上去的工作过程嘲。非均衡分配模型使用时间较早，主要有以下方法：全有全无分配法(all-or-nothingassignment，AON)，概率分配法(STOCHassignment)，增量分配法(incrementalassignment)，容量限制法(capacityrestraint)。这些方法具有结构简单、概念明确、计算简便等优点，但分配过程与方法过于简单，分配结果与实际情况相差较大呻1。如果交通分配模型满足第一原理称为用户优化平衡模型(useroptimizedequilibrium，UE)；满足第二原理称为系统优化平衡模型(system-optimizedequilibrium，SO)，一般用于智能运输系统(ITS)广泛实旄情况下的交通预测。将均衡的概念引入随机分配之中，称作随机用户均衡分配(stochassticuserequilibrium，SUE)，其定义是：交通网络中每个用户都认为自己选择的路径是“阻抗”最小的路径，再没有用户相信能依靠单方面改变路径，可以减少其阻抗。目前交通分配时采用较多的是UE和SUE模型嘲。222大型活动交通需求预测大型活动的交通需求预测采用了“四阶段法川”。侧的思想，但是与“四武汉理工大学硕士学位论文阶段法”有些差异。其中北京奥运的交通需求预测较为完整，主要是结合奥运会比赛的规模特征、北京市的交通、经济情况和国外奥运会的经验对交通需求预测。2221交通总量预测通过近几届奥运会的统计、奥运会比赛的安排和北京市具体情况，对观众来源量化，在对观众来源量化时，基本都是采用以下公式：At=Axk，A=Ax(1一七)=4-4，4=4X雄(2-3)式中：4大型活动中本地观众总量；4大型活动中外地观众总量；4，参加活动的市区总人数；七一预测的大型活动中本地观众比例；，r_预测的大型活动中市区观众占本地观众比例；大型活动观众总人数。2222交通空间分布预测根据大型活动特征，交通分布要从时间、空间两个方面进行预测嘲，这里的交通空间分布即指“四阶段法”中的交通分布。在对观众来源的基础上，大型活动的空间分布分别对本地和外地的观众作了预测“蚓。1)本地观众预测根据本地的经济发展水平，市区之问的发展水平基本相同，郊区之间的发展水平基本相同。分为市区和郊区两个层次。奥运观众出行均可采取以下的模型预测，根据奥运意向观众出行比例和恩格尔系数倒数关系，得到模型如下4o000167Aq(1M)l(2-4)式中：A，小区，的观众数量；A大型活动预计观众总人数；D，小区为，的总人口；，小区，的恩格尔系数。2)外地观众预测外地观众大部分居住在场馆附近或交通便利的宾馆饭店里，出行主要为基于宾馆的出行。各小区外地观众的出行产生预测主要与各小区宾馆外地观众入武汉理工大学硕士学位论文住人数有关。设q为第_，个小区基于宾馆的观众到达第f场馆区域的出行产生，则可通过下式预测：丁q2Mlx意(2-5)个、。J7厶1，J11式中：蚝第i场馆区域的所有非本地观众出行需求总和，可用第i场馆可能产生观众数量乘非本地观众所占比例得到；Z各小区宾馆外地观众入住人数。乃=巧l(26)式中：足，各小区宾馆总床位容量(床位数)，七，小区，内宾馆对外地观众吸引力系数，与各小区距离场馆远近及交通便利程度有关。2223交通方式划分预测大型活动中交通方式一般分为公交、大巴、地铁、小汽车、步行等方式，其中公交的占有率一般比较高。在北京奥运的交通方式预测中，交通方式划分和交通分配是放在一起的，没有对交通方式划分预测做详细的分析。在吉林大学的研究中嘲，提出了通过转移曲线模型、回归模型和概率模型能够对交通方式划分预测，但是也未做出具体的说明。2224交通时问分布预测关于大型活动交通时空消散规律国内极少，而且国外研究也较少。吉林大学的研究中，第一次提出了大型活动的交通时间分布，对大型活动的交通时间分布作了定性分析(周期性、持续性和冲击性)，但是在量上没有做更深入的研究刚。广州“九运会”的总结报告中，对路段的时空消散规律作了定性的总结H”。2003年美国学者YuchengZhang在其博士论文(ModelingTrafficImpactIJl1defSpecialEvents)中对这一问题进行了分析【42】，利用历史数据进行时间和空间影响因素的标定公式如下：幽s=姜射_(踢刮2(2-7)耐ns2否善【_。【踢。强叶)一珥)J13武汉理工大学硕士学位论文式中，叶为路段-，的影响权重，由路段_，的通行能力路段长度及速度限制等决定；鸥为路段，的空间影响因素，待求；礴1)为第(卜弓)时间段的时间影响因素；为路段_，的时间修正值；J为路段序号，j=l，2，l以f为时段序号，i=I，2，聪刀甲为路段在时间段f交通影响指数，可采用区间速度影响指数也可采用运行时间影响指数，由下式确定：伊=或腰=(28)其中：为实际区闻车速；VO为正常区间车速；死为路段实际运行时间；而为路段正常运行时间。该标定公式需要的数据太多，在我国国内使用该公式标定还难以实现。23大型活动疏散方案及交通管理措施231大型活动疏散方案由于大型活动在国内的研究较晚，大型活动的疏散方案制定研究较少在吉林大学的研究中，大型活动交通管理方案主要包括常规交通组织和管理方案、增强交通组织和管理方案以及应急交通组织和管理方案三部分嘲在北京大学对大城市的活动应急疏散研究中蜘，主要研究的是用车辆来疏散。西南交通大学在对博览会的交通组织方法研究中，提出了博览会专项路线模型建立和优化的方法，分为基本模型建立、拟设线路生成和初始方案路线优化方法，其中建立模型时主要由车线网络目标、起讫点网络建立、生成起讫点网络和起讫点对(车线)数目的确定四个部分组成。并基于此对博览会的专线线网和场站布局规划大型活动的疏散方案的评价可以采用调查实验的方式。在吉林大学对大型活动的研究中，通过大型活动和无活动情况下路段路口车流量、消散时间等数据的调查来对重要的路段和路口的交通量情况分析，方案评价。当制定的方案不能通过实验调查的方式评价时，则需要通过仿真的方式。对于一般的交通方案能够通过常规的软件EM旺2，TransCAD和VISSIM等来评价。对于大型活动这样的非常态交通，对方案评价时交通需求供给变化、交通管理措施在仿真软件中很难得到体现，同时国内几乎还没有这方面的研究。14武汉理工大学硕士学位论文232交通管理措施大型活动的交通管理，主要的研究有以下两个方面陋4“蛔：交通需求管理、交通流管理，交通需求管理是宏观层面管理，交通流管理是微观层面管理。大型活动交通需求管理就是从大型活动交通需求和背景交通需求两方面入手，运用各种政策、法规、经济手段以及计算机及通信等现代化的先进技术手段，削减大型活动期间的交通需求总量，减少、控制个体出行方式的出行比例，调整活动期间出行的时空分布，从而保证大型活动的顺利进行，并减小对城市正常出行的影响。交通需求管理主要是从活动参加者和非活动参加者两个方面来管理随“1。对于活动参加者的策略包括：(1)鼓励使用公共交通，限制私人车辆。鼓励使用公共交通的措施有如下几点：增加公共交通的发车频率和延长公共交通的运行时间；在活动地周围新增公共交通线路的站点；专门为活动开辟公共交通专线：降低公共交通票价。(2)提高车辆共乘率。主要的措施是设置HOV通道、不通共乘率的不通停车收费和管理、设置通行证和禁行管理等。(3)避开高峰时段。主要的措施是通过宣传和活动组织的方法来错峰。对于非活动参加者的策略主要有：(1)减少出行量。主要的措施有鼓励远程办公、行政命令和车辆管理等。(2)推荐其他绕行路线。主要的措施是通过宣传和区域禁限的方法。(3)改变出行时间，避免与活动高峰相冲突。主要的措施是通过道路拥挤收费、弹性工作日和信息宣传。交通流管理主要内容是根据道路网络及大型活动期间交通流量、流向，综合运用各种交通管理措施及手段，合理引导、控制、组织交通流，以达到交通流均衡、有序的运行状态，从而减轻交通拥挤，提高网络的运行效率和安全水平随矧。主要管理对象是交通流及组成交通流的车辆交通流组织管理的策略主要有：单向交通、公交专用道和交叉口控制。采用交通流组织管理措施基本是日常的组织管理方法。15武汉理工大学硕士学位论文第3章大型活动的交通需求预测方法研究大型活动吸引大量交通需求，在疏散时的交通供需矛盾最为突出，在制定合理有效的交通疏散方案前，要对大型活动疏散的交通需求作出合理预测。大型活动的交通需求预测以奥运的预测研究最多最深，但是由于是针对奥运的专项研究，预测方法不具有普遍性。现有大型活动交通需求预测中交通生成和方式划分有些环节不是很合理，需要改进；大型活动疏散的交通时间分布方面研究在国内很少，需要探讨出合理的预测方法。大型活动疏散时由于其自身的一些特点，交通需求预测不能仅仅套用交通规划中的交通需求预测模型，例如大型活动的停车总量和活动参加者总量都有一定的上限，而建立新的模型比较复杂且不易标定。本文的交通需求预测是基于小规模调查基础上，借鉴了“四阶段法”的思想和北京奥运的预测方法，并对交通需求预测方法作了改进。图31是大型活动疏散的交通需求预测流程。图3-1大型活动疏散的交通需求预测流程16武汉理工大学硕士学位论文31大型活动吸引总量预测大型活动交通吸引总量，可以借鉴以往举行大型活动的经验来确定，一般情况下需要由大型活动组织者来提供参加人数，对于有固定场所及容量的大型活动，观众吸引总量可根据活动场所容量及上座率来确定。A=Cxz(3-1)式中：卜活动场所最大观众容量；+预测活动上座率，凭经验或采用与相似活动类比的方法确定。大型活动由本地观众和外地观众组成，本地观众分为市区和郊区。大型活动本地观众与外地观众有着不同的出行规律，因此在出行生成预测过程中要分别预测。关于大型活动观众中本地和外地观众比例，可以根据大型活动的特点(级别、影响范围等)和以往所举行的活动的经验来确定。大型活动本地与外地观众的吸引总量可由北京奥运中的方法确定【20】。根据“六城会”的活动赛事安排和国内举办同类活动的经验，“六城会”观众比例如图3-2所示。图3-2。六城会”观众比例32大型活动的交通产生预测大型活动生成预测中的一个重要特点就是出行吸引总量(参加人数)已定，而各交通小区的产生量未知。如果各小区产生生量确定后，则观众的出行分布也就确定了，所以大型活动观众生成预测过程也是分布的预测过程。郊区和外地观众的预测用奥运的预测方法，本节主要对市区的交通产生研究。17武汉理工大学硕士学位论文321经济水平预测汹1北京工业大学在奥运交通需求预测中，认为观众出行比例与小区恩格尔系数成反比。恩格尔系数代表了居民的生活水平，统计年鉴上可以查询到每个小区的居民的恩格尔系数，不同的恩格尔系数可以表示不同小区居民参加小区可能性。假定经济条件相同的居民参加大型活动的概率相同，先得出可能参加活动的总人数，由以下公式可得：G，印ikxdNiJ9i=l，23，(32)式中：卜一区域编号；Gi-i区可能产生的到达场馆的观众数量；只叫区常住人口数量；i一区恩格尔系数；p指数参数；卜回归系数。再得出各区的相对比例，由下列式子可得：I三i=GiGi(33)Il式中；厶各区的相对比例。预测的市区观众交通产生如表31所列。18武汉理工大学硕士学位论文表31经济水平预测的市区观众交通产生的相对比例及参加人数市区名称居民人数思格尔系数可能参加人数相对比例参加人数江岸区636463429015888214577431江汉区460112420011958010965590桥口区537199404015030713787028汉阳区482990438511565510605406武昌区9770364340238589218711154青山区455872429011380010435319洪山区78062243OO19400817799073注：居民人数和恩格尔系数的数据来源于武汉统计年鉴2004322重力模型预测321中根据经济水平预测，没考虑距离因素对观众生成的影响。在大型活动中，如果场馆到各区距离相差很大时，则需要考虑到距离的影响。本节考虑到场馆距离的影响，采用重力模型预测大型活动观众交通产生。首先假定：如果不受距离影响，每个小区有经济能力相同的居民参加大型活动的概率相同刚；各小区情况相同的条件下，实际活动参加量与距离成反比。对基本的重力模型加以改进，则可得观众产生预测基本公式为：4=KGi厂(置)(34)式中：G表示可能参加的人数：寺定系数；厂(置)阻抗函数；4各区参加活动人数；4参加活动的市区总人数。阻抗函数，(置)有：幂型厂(置)=蜀1Oo)指数型厂(冠)=口一蝇po)复合型厂(R，)=Rj-7P一衄(，0，b0)参数b或，确定即可求得各个小区的观众数量，此处采用幂型的阻抗函数。K和，的标定可以采用一元线性回归的方法标定网。19武汉理工大学硕士学位论文ln4一Inq=InKylnR，(3-5)令Y=lnA一lnGf，X=InR，ao=InK，al=-7，则有Y-=-a0+qz。用一元线性回归的方法求ao=08241，al=-09576，从而K=o4386，=o9576。最终的公式为：4=24025xGxg，4”6通过下式来对各个区的相对比例：。一AtAiG。xR一A壹Ai壹G。置r，o。6得到市区大型活动的交通产生，如表32所列。表32重力模型预测的市区观众交通产生的相对比例及参加人数市区名称距离km可能参加人数相对比例参加人数江岸227815888213026642江汉2156119580lO。335270桥口167215030716578450汉阳850115655243712428武昌240923858918549455青山35421138006113118洪山333019400811065638323预测结果分析由于交通大型活动交通产生即为交通分布的结果。对321(方法一)和322(方法二)的预测结果与对大型活动市区交通分布的调查相对比例对比，如图3-3所示。武汉理工大学硕士学位论文图33两种预测方法与调查交通分布结果对比图由图分析可得：方法二的预测结果与调查结果比较接近，而方法一与调查结果差别比较大，特别是汉阳区的差别更大。这是主要由于体育场馆位于武汉市的市区边缘，与汉阳区距离较近，而与其它区的距离较远，因而在考虑了距离的影响时能够预测比较准确的结果。对于市区的交通产生本文采取方法二(考虑了距离的影响)的预测结果。郊区的和外地的交通产生预测，参照北京奥运的交通需求预测，根据经济发展的水平和活动安排来预测【20】，即可得到，再根据大型活动安排，可以得到活动代表、服务人员等的分布。由于大型活动交通产生预测结果即为交通分布预测结果。对以上进行叠加，可以得到大型活动总的活动参加者的交通分布，四个大区的交通分布如表3-3所列。表33大型活动的大区交通分布表I大区名称武昌及以南汉口及以北汉阳(除沌口)沌口及西南1人数268442930488431500933大型活动的交通方式划分预测概率模型的建立均需要大量调查数据，且疏散方案及管理措施会对预测结果造成很大的影响，方案中的管理措施作为影响预测的因素，也非常的不好确21武汉理工大学硕士学位论文定，传统模型应用受到一定限制，在大型活动中不是很适用。本节采用转移矩阵法来预测大型活动交通方式划分。331大型活动参与者分类大型活动的参加人员具有层次性，不同层次的有不同出行方式，根据大型活动的需要和安排，一般分为VIP、观众、表演人员、参加活动的代表、志愿者、警察等工作人员。按照交通方式群体可分为以下三类：VIP及贵宾：出行方式为专车，主要是通过小汽车；表演人员、志愿者和警察等工作人员：出行方式主要是大巴；o观众：出行方式以