（交通运输规划与管理专业论文）城市地铁建设期间交通需求预测.pdf

摘要 为了缓解经济发展带来的交通压力，地铁成为各大城市重点规划和巨大资金 投入建设的公共交通系统，但是目前在地铁建设过程中引发的占用道路资源、交 通组织混乱等一系列问题，导致城市道路运行不通畅，增加了城市交通的压力。 本文以此为背景，主要研究了地铁建设时期的交通需求预测，为管理者制定科学 的交通政策、采取交通管制措施提供了一定的参考价值，对地铁建设的顺利完工 起着引导作用。 本文首先在介绍国内外交通需求预测研究现状的基础上，分析了地铁建设期 间对城市交通的影响和地铁建设期间的交通环境特性：然后，总结了常用交通需 求预测方法，分析了常用预测方法的优缺点，结合地铁建设期间的交通影响特性， 以传统的交通需求预测四阶段法为基础，改进地铁建设期的基年o d 矩阵分布和 出行方式划分，构建了地铁建设期间的需求预测方法；最后以正在进行建设的长 沙市地铁2 号线为例，运用交通需求改进模型对其建设期l 、日j 的交通需求预测，并 对需求预测结果进行了评价分析，进而制定了长沙市地铁2 号线施工期间的交通 疏解方案。 本文重点研究了地铁施工期间的交通需求预测方法，并以长沙市地铁建设为 例验证了方法的实用性，论文的研究具有重要的理论意义，且研究成果对于其他 城市地铁建设期问进行交通预测、制定交通疏解方案具有借鉴意义。 关键词：地铁建设；四阶段法；交通需求预测；基年0 d 矩阵分布；交通疏解 a b s t r a c t i no r d e rt oa l l e v i a t et h et r a f f i cp r e s s u r eo ne c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，s u b w a yh a sb e c o m ea p u b l i ct r a n s p o r ts y s t e mw h i c hi sp l a n n e da n dc o n s t r u c t e dw i t hah u g ei n v e s t m e n ti nm a n yb i g c i t i e s b u tn o wi nt h ep r o c e s so fs u b w a yc o n s t r u c t i o n ，as e r i e so fp r o b l e m sc a u s e db yi t ，s u c ha s r o a dr e s o u r c e sa n dt r a f f i cc h a o s ，h a v el e a dt ot r a f f i cc o n g e s t i o no fu r b a nr o a da n dp r e s s u r eo n u r b a nt r a f f i c t h i sp a p e rm a i n l yr e s e a r c h e so nt h et r a f f i cf o r e c a s t si nt h ep r o c e s so ft h es u b w a y c o n s t r u c t i o n t h ep a p e ra l s op r o v i d e ss o m ev a l u a b l es u g g e s t i o n sf o r t h em a n a g e r st om a k e s c i e n t i f i c a lt r a f f i cp o l i c i e sa n dt a k et r a f f i cc o n t r o lm e a s u r e s t h e s es u g g e s t i o n sw i l lp l a yal e a d i n g r o l ei nt h es u c c e s s f u lc o m p l e t i o no fs u b w a yc o n s t r u c t i o n t h i sa r t i c l ea n a l y s e si m p a c to nu r b a nt r a f f i ca n dt r a f f i ce n v i r o n m e n t a lf e a t u r e si ns u b w a y c o n s t r u c t i o n ，b a s e do nt h ed e s c r i p t i o no ft r a f f i cd e m a n df o r e c a s ts t a t u sa th o m ea n da b r o a d ；t h e n t h ea r t i c l es u m su pt h et r a f f i cd e m a n df o r e c a s t i n gw a y sc o m m o n l yu s e d ，a n a l y z e st h ea d v a n t a g e s a n dd i s a d v a n t a g e so ft h ec o m m o n l yu s e dw a y s a n di ti m p r o v e st h eb a s ey e a ro dt r i pd i s t r i b u t i o n a n dm o d es p l i tm a t r i xi nt h es u b w a yc o n s t r u c i o nc o m b i n e dw i t ht h et r a f f i ci m p a c tc h a r a c t e r i s t i c s a n dt h et r a d i t i o n a lt r a f f i cd e m a n df o r e c a s tb a s e do nf o u r - s t a g em e t h o d ，a n dc o n s t r u c t st h ed e m a n d f o r e c a s t i n gm e t h o d si ns u b w a yc o n s t r u c t i o n ；f i n a l l yi tt a k e st h eo n g o i n gc o n s t r u c t i o n o ft h e c h a n g s h ac i t ym e t r ol i n e2a sa ne x a m p l ea n du s e st r a f f i cd e m a n dt oi m p r o v em o d e lf o r t h eu s e s o ft r a f f i cd e m a n df o r e c a s t i n g a n dt h ea r t i c l ea n a l y z e sa n de v a l u a t et h er e s u l t s ，a n dm a p so u t t r a f f i ce a s ep r o g r a m so fc h a n g s h ac i t ys u b w a yl i n e2 t h i sp a p e rf o c u s e so nt h et r a f f i cd e m a n df o r e c a s t i n gm e t h o d si ns u b w a yc o n s t r u c t i o n ，a n d v e r i f i e st h ep r a c t i c a l i t yo ft h em e t h o d si nc a s eo fs u b w a yc o n s t r u c t i o ni nc h a n g s h a t h ep a p e r s r e s e a r c hh a si m p o r t a n tt h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c e ，a n dt h er e s e a r c hr e s u l t si sh e l p f u lt om a k et r a f f i c f o r e c a s t sa n dw o r ko u ta p p r o p r i a t et r a n s p o r t a t i o np r o g r a m si ns u b w a yc o n s t r u c t i o no fo t h e rc i t i e s k e yw o r d s -s u b w a yc o n s t r u c t i o n ：f o u r - s t a g em e t h o d ；t r a f f i cd e m a n df o r e c a s t ； b a s ey e a ro dm a t r i xd i s t r i b u t i o n ；t r a f f i cr e c o n c i l i a t i o n i i 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名： 西雅惹 1 日期：砷年多月；日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到中国学位论 文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囱。 ( 请在以上相应方框内打“4 ) 名：麟 翩签名揍吲 日期：坤年岁月；f 日 1 1 研究背景 第一章绪论 随着经济的发展，社会的进步，交通系统对社会产生的作用越来越重要；当 今世界上很多城市的交通当局在环境保护和可持续发展意识的觉醒下开始着手对 交通系统进行改革以及整合来提升土地利用率；在西方很多国家，政府当局利用 有效的交通管控手段及需求管理措施来达到这一目标；在我们国内，道路交通规 划的重要性被中央和地方各级人民政府开始重视，为了缓解或避免出现国外正在 面临的一些交通问题而希望建立一个高效的交通系统；无论通过何种手段，要实 现高效的交通系统，都需要对未来的交通供给将承受多大的居民出行需求、出行 方式及出行在交通网络上的分布情况作出预测，这些都需要通过交通需求预测模 型预测交通需求来实现【1 1 。 2 1 世纪以来，中国的城市化率越来越大，因此当前是合理的城市结构形成的 重要时期，也是城市的交通调整的敏感期。因为我国人口众多，交通十分拥挤， 在城市交通结构调整的期间，为了解决中国城市交通拥挤的问题并完善城市空问 形态，政府必会加大调整城市交通结构的力度，优先发展公共交通为前提下采取 各种有效措施来缓解交通压力，其中特别重视发展运量大、速度快、效率高的城 市轨道交通系统，其中城市地铁系统将成为中国未来城市交通发展的方向。国内 城市交通在改革开放以来迅速发展f l l 。随着机动车急速的增长，给城市的道路网络 带来了巨大的压力，行车速度降低，时间损失严重，环境污染加剧；而地铁的建 设可以对城市交通带来量和质的巨大变化，因为地铁是大运量公共交通，通过提 高可达性来改变沿线的区位条件；地铁不但可以改善交通条件，还可以调整和引 导城市的空间结构进而促使城市的商业空间的变革；但是随着很多城市地铁工程 的修建，交通问题一时间成为居民出行所关注的焦点。 城市的轨道交通r 益受到重视，但是目前国内地铁建设处于成长期，城市交 通建设基础设施薄弱，虽然交通投入逐年增加，但是交通供给却无法跟上交通需 求的增长步伐【2 】。一般来说，城市交通最基本的问题体现在需求大于供给而最终造 成交通拥挤。目前很多城市地铁建设施工期间由于施工的原因导致道路网络的重 大压力造成严重的交通拥挤，交通拥挤造成行车延误以及加剧环境污染等严重后 果，而且容易造成交通事故形成恶性循环，地铁建设期间的交通拥挤和交通事故 最终会造成地铁施工影响的区域的交通吸引量消减，中心区萧条【引。 1 一般来说，地铁建设期间会出现很多交通问题，例如地铁建设会尽量减少对 交通和道路的影响以及减少对市民的不便而会考虑采取择优的施工方法，但无论 采用何种施工方法，施工工程在施工期间都将占用一定的道路资源，而对周边路 网交通及沿线居民出行产生较大影响并导致路网通行能力的下降。 总的来说，地铁施工影响有：施工方法对交通的影响、施工范围内拆迁交通 设施对交通的影响、施工占道对交通的影响、施工管理对交通的影响及其它施工 组织对交通的影响等【2 1 。在交通需求预测中，为了科学分析地铁建设期间施工对城 市路网交通的影响程度，然后通过精确的预测地铁建设期间的交通需求并根据交 通影响程度制定相应的交通疏解方案把地铁建设期间对城市交通及沿线居民出行 的影响程度减少到最低，以确保地铁建设的顺利进行。 1 2 研究目的和意义 1 2 1 研究目的 发展轨道交通对城市发展的重要性和深远影响已经被国内的很多大中城市都 意识到，在t o d ( t r a n s i to r i e n t e dd e v e l o p m e n t ) 理念的影响下，很多城市都相继 策划修建地铁或轻轨项目。在地铁宏大的发展前景下，交通需求预测对地铁建设 期间城市用地规划、商业规划与交通发展模式相协调有着非常重要的作用。 本文研究的主要目的在于以长沙市地铁2 号线施工建设期间的交通需求预测、 地面交通管理以及交通组织为例，主要分析研究地铁工程在施工建设期间对道路 交通及周围环境产生影响的程度和范围，为了满足需要的交通服务的差异性来保 证地铁建设项目的顺利进行，在进行交通需求预测的时候充分考虑地铁项目建设 期间的交通特性，提出在满足一定服务水平的条件下的地面交通管理和组织方案， 为其他城市提供借鉴。 1 2 2 研究意义 地铁的线路和位置通常途径城市中心繁华区域，沿客运交通走廊、交通主干 道路布设，地铁工程施工期间需要占用交通繁忙的城市主要道路及部分沿线用地， 且施工区域呈现带状分布，对城市交通产生的负面影响比一些点上的具体工程更 为严重，给本来就不堪重负的城市交通雪上加霜。 以地铁建设期间的交通特性为基础，应用和改进传统的四阶段交通需求预测 方法，对地铁建设期间以及地铁所影响区域的交通道路状况进行预测及进行交通 疏解的现实意义有： ( 1 ) 是为了保证地铁建设的完成。 ( 2 ) 为地铁建设期间交通管制政策和措施提供依据。 ( 3 ) 是优化地铁建设施工方法的需要。 2 1 3 研究内容和方法 1 3 1 研究内容 地铁施工期间交通需求分析与预测是指在地铁建设期通过对人口、经济、土 地利用资料与交通数据的分析，找出地铁建设期间交通需求特性与规律并用数学 手段加以表现，从而掌握交通的现状并且预测未来的交通需求特点与发展趋势， 作为综合交通系统规划和评价基础的全过程，这个过程需要通过数据分析，建立 并标定适合地铁建设期间的预测模型，把握交通需求的规律来实现【3 j 。 而传统的交通需求模型虽然精度比较高，但是要结合地铁施工期间的交通特 性，尽可能地通过有限的数据，制定一套适用于地铁建设期间的交通需求预测方 法体系。 本论文各章节的主要内容大致如下： 第二章，交通需求预测的相关文献综述 第三章，地铁建设项目交通影响的特性分析 第四章，交通需求预测的基本理论及其在地铁建设期间的应用与改进 第五章，长沙市地铁2 号线建设期间交通需求预测及疏解方案 1 3 2 研究方法 本文以四阶段预测法为基础，在分析和比较四阶段法的优缺点的同时，指出 交通需求预测的四阶段法还存在的一些问题，然后通过改进和应用四阶段法来研 究地铁项目在施工期间的交通生成的特点，最后总结归纳多种预测方法，对可能 出现的问题提出一些应对措施。通过需求预测的基本理论结合地铁建设期间的交 通特性，对地铁建设项目施工期间的交通需求有所侧重。由于地铁施工期间的交 通流量变化很大，针对具体的问题提出具体的意见，对四阶段交通需求预测方法 进行研究，应用和改进四阶段法，对所面对的问题从具体到一般的归纳，采用对 长沙市地铁2 号线建设施工期间的交通需求预测为切入点，对其交通影响和需求 特点进行分析，并在此基础上得出地铁建设项目在施工期间的交通需求预测的一 般方法。研究方法的最后会注重实践，在充分考虑国内外交通需求预测方法理论 的基础上，期望在实际问题中操作准确方便可行。 3 第二章交通需求预测的相关文献综述 2 1 交通需求预测的研究与应用状况 2 1 1 国外研究现状 世界上很多国家为了城市的发展，都对城市交通进行规划，但是自从上个世 纪的美国开始才真正对交通规划使用了科学的方法进行预测并作为依据；总的来 说，在受到机动交通大幅度增加的影响，国外是从2 0 世纪5 0 年代开始，对交通 规划采用了科学的预测方法和分析方法1 4 i 。 m a u r c h l a n d 和t o m l i n 等学者在上个世纪6 0 ，7 0 年代对交通需求预测四阶段法 的组合模型首先进行了尝试的研究，h u a n g 和l a m 等人在1 9 9 2 年对算法进行进 一步优化，从而最终形成了比较常用的四阶段法的组合模型【4 1 。 上个世纪6 0 年代非集计模型的研究开始形成于广岛都市圈规划中，并且用于 交通方式划分；m c f a d d e n 等人在7 0 年代后深入的研究了非集计模型，并推向实 用化；而非集计模型与四阶段法不同，非集计模型是以个人为分析单位，并不进 行处理调查数据，而是通过一些理论来直接分析调查数据，像效用理论，概率论 等，常用的非集计模型包括多项l o g i t 模型和n l 模型【5 1 。 l e b l a n c 在1 9 7 5 年发明了b e c k m a n n 平衡交通分配模型，很多交通方面的研 究者在研究关于平衡问题的各种算法以及数学模型中开始利用不同现代的工具， 通过计算机技术来实现复杂的非线性数学规划模型以及算法，这个研究方向成为 为近年来的主要的研究方向，未来的发展趋势是和智能交通系统结合【6 1 。 然而交通需求预测通常是用来度量交通基础设施建设的规模，由于交通项目 的高投入和道路资源的缺乏，决定了交通项目的决策必须基于准确的交通预测。 在交通需求预测领域，尽管交通规划方面研究的重点从来都是放在改进诸如 “四阶段”模型这样的典型预测模型的奇数层面，然而还是有一些研究人员很早 就将现实中的交通量跟创造出来的模型所预测的结果进行对比的评价工作。 随着社会的快速发展，进行交通预测时利用传统的四阶段法有一定的局限性， 因而优化预测方法需要改善或改进四阶段法，从而满足社会发展的变化；然而传 统的四阶段交通规划模型的研究改进历来都侧重于对模型误差和不确定性的研 究，所以模型误差和不确定性是需要注重的一个要点。 为了分析一条特定公路交通模型的不确定性，国外交通学者a s h l e y 在上个世 纪8 0 年代研究出了一种利用分析交通模型中误差结构来量化预测中不确定性的方 法【7 1 。他提出首先通过m o n t e c a e l o 模拟后，为了确定和量化不同幅度预测的风险 而在决策过程中采用风险分析，a s h l e y 利用多变量概率分布来获得相关输入变量； 4 遗憾的是许多形式的不确定性( 如目的地选择等) 被他忽略了，模型中也没有细 化他的模拟过程，更没有研究哪种来源。 p e l l 和m e y b u r g 提出在典型的城市交通规划模型中点估计预测将会产生很高 的不确定性，对于不确定性的定量分析是作出更好决策所必须的；这项研究提出 了城市交通预测中的不确定性及误差的来源，分析了各种不同来源之间的相互关 系以及对最终预测结果不确定性产生的影响【8 1 。p e l l 提出了选择最重要误差来源的 两项主要指标：由输入误差引起的预测敏感性，通过弹性变量的方法测算；预测 误差大小，通过研究得出系数在o 3 到2 o 之间，但是他并没有再研究相关的输入 变量：从实际应用上来说，p e l l 建议如果确定了一个较小的不确定来源后，进行 模拟的次数应该更少f 9 i 。一些研究学者还提出了将不确定性纳入城市交通规划的理 论方法。z h a o 和k o c k e l m a n ( 2 0 0 2 ) 通过模拟不确定性传播的方法研究了一个2 5 个小区的传统四阶段交通需求预测模型的可靠性问题：研究结果表明在预测阶段 的前三个步骤( 出行生成、交通分布及模式选择) 不确定性是平均增加的，而最 后的交通分配阶段则减少了平均不确定性；研究的结果还表明，不确定是在贯穿 预测的整个四阶段产生的，预测阶段最后得到的最终流量的不确定性并不会低于 输入的不确定性，但该研究并没有分析模型不确定性的影响因素，没有对不同影 响因素引起的不确定性区分对待【9 1 。 2 0 0 5 年，h u g o s s o n 对交通预测系统中与抽样相关的不确定性利用b o o t s t r a p 方 法来估计；研究的数据利用瑞典国家交通需求预测系统s a m p e r s 所得到的个人 长途出行总需求数据，来探讨和计算路段流量以及出行o d 矩阵的标准误差及置 信区间，研究结果表明总需求o d 矩阵的不确定性为( 1 0 1 5 ) ，而路段流量 不确定。 a l o n s o 在上个世纪7 0 年代针对土地利用和交通预测上提出了建模方法中的 基于点估计的建模是在相当大的程度上将结果限制在点估计上，然而点估计的结 果可能存在很大的差异。他指出独立变量的线性函数期望值一般只要输入变量的 平均值就可以了。因此，为了尽量避免交通预测中利用变量平均值产生误差的问 题而利用非线性函数以及其他任何与变量相关的函数，这就需要研究变量的分布 情况；然而另一种情况是对数据以及参数不确定性的忽略而使得相关的交通规划、 政策制定以及基础设施建设决策的不可靠性【1 2 i 交通需求模型的参数都是随机变量，是从抽样人群中得到，模型的估计值就 与这些变化量和共变量相关。这些变化量就构成了固有不确定性：比如，未来人 口数据( 就业及土地利用) 作为输入变化量用于交通需求预测模型就存在固有不 确定性，再者，因为交通需求模型通常都是大题概略性的预测后应用于接下来的 模型中，那么上一预测的结果将会用于下一模型的作为输入；这样，这些不确定 性将会继续传递下去，产生衍生不确定性。 s 例外还有一些研究模型不确定性问题的。例如，在上个世纪7 0 年代术r o b b i n s 分析和研究了四阶段模型中的每一步骤可能产生的误差。b o n s a l l 几乎在同一时间 结合敏感性分析而进行了一项更加系统的研究。 2 1 2 国内研究现状 在交通科学方面，我国起步比较晚，在近3 0 多年的时间内才真正引进交通工 程的理念。我国城市交通规划工作在2 0 世纪8 0 年代初期和中期主要是通过定性 分析，并且作的简单的定量分析仅仅是通过年增长率等方法来分析未来交通情况。 肖秋生和徐慰慈在8 0 年代编著的城市交通规划一书中对交通需求预测方 法进行了比较早且全面的论述。到9 0 年代以后，随着交通规划理论的进一步发展， 国内学者的著作中也开始出现一些交通预测的新方法。在刘灿齐编著的现代交 通规划学中更详尽的论述了l o g i t 模型【1 2 1 。像东南大学出版的城市交通规划 理论及其应用一书中开始关注交通需求和土地利用之间的关系，且提到了进行 方式划分的l o g i t 模型。况爱武等人对混合均衡交通分配模型进行研究，构建了 信息影响下的路网混合均衡交通模型，证明了该数学规划模型的等价性，设计了 模型求算方法，并进行了算例计算与分析【1 3 l 。 进入2 1 世纪以来，越来越多交通预测的新方法被提出。在王炜等人主编的道 路交通规划与管理一书中综合了各种预测模型，而对交通需求组合预测给出了 一般的定义和方法。 然而国内对交通需求预测领域的不确定性问题研究相对较少。 黄中祥等人对交通系统不确定性的问题进行了理论研究，对交通系统不确定 性的概念、分类和处理各类不确定性的数学框架提出了一些看法【1 4 1 。 王正武等人运用灵敏度分析法研究社会经济、模型参数的不确定性在四阶段 需求预测模型中的传播情况，用弹性系数表述了输出对输入、模型参数反应的灵 敏度【1 5 l 。 潘艳荣、邓卫( 2 0 0 8 ) 分析了需求预测不确定性对交通网络设计的影响，根 据需求预测结果的不同类型，建立了使用于连续型需求的基于灵敏度分析的交通 网络设计模型和适用于离散型需求的基于未来情形预测的交通网络设计模型【1 6 1 。 目前，国内很多城市都在修建地铁，因此，对地铁建设施工期间的交通需求 预测和交通疏解方法研究也r 益增多。 6 2 2 交通需求预测方法研究评述 交通需求预测的流程是要利用很多的交通数据来进行分析，创建并且标明和指 定交通需求预测的模型，以交通需求的规律为基础来实现。具体来说，从交通运 输规划至交通的管理和控制都是利用交通的需求分析来作为基础、并以交通需求 的结果为基础进行的，但是交通的发生和吸引预测都是交通需求分析工作里面最 基本和最重要的部分，所有交通需求的预测方法很重要。总的来说，在国内外交 通需求预测发展的几十年里，利用对交通需求特性描述角度的不同，对于交通分 析的模型可以分为两大类：宏观交通与微观交通 1 6 l ，而现在主要研究宏观交通分 析模型。交通分析模型中的宏观分析模型基本上是表示城市交通的宏观特征，其 基础是土地利用与交通的相互关系，研究交通需求的产生机理和交通需求的分布 特征、交通需求的出行距离、出行时间和交通方式构成特性等【1 7 1 。直到目前为止， 交通方面的专家们已经开建了许许多多在不同假设基础上的交通需求分析模型， 其中包括比较成熟的“四阶段”交通需求预测模型系统，“四阶段”已经广泛使用 2 3 本章小结 综上所述，在国内外来说交通预测的研究都是从无到有而逐渐完善。国外对 交通需求预测的研究从市场的角度出发，注重个体的出行需要，其f ； 提是在利用 概率论和先进的计算机技术；中国要建立符合中国实际的预测方法必须以国外的 先进预测技术为基础，结合中国的实际的交通特点来实行，针对“四阶段法”现 存的一些缺点来改革和创新交通预测理论。在进行交通预测中，无论国内还是国 外基本上都是以及经济的发展和城市土地结构的变化为基础，在考虑交通基础设 施的发展的前提下来进行的。 中国自改革开放以来，城市发展迅速，轨道建设项目在施工期间服务对象对 于交通的要求不同，交通政策也与同常有所不同，在针对地铁项目施工期间的交 通影响情况下，建立面向城市地铁项目施工期间的交通预测方法，合理预测施工 期间的交通需求情况，对于城市的发展和社会的稳定是至关重要的。 在城市地铁建设中，城市地铁施工工程设计的站点较多、范围较广，将对城 市交通产生严重的影响。在地铁建设施工期间，提前做好系统的交通组织研究， 对保证地铁项目施工期间的交通基本通畅、确保地铁建设顺利进行十分重要，但 是这必须建立在对地铁建设期间精确的交通需求预测的基础之上。因此，针对地 铁项目建设期间的交通影响和特性，通过总结和归纳已有的交通需求预测方法， 制定出适用于地铁建设施工期间的的交通需求预测方法，对地铁建设期问的交通 需求进行准确预测，制定相应的交通疏解措施，是保证地铁建设期问城市交通的 通畅和地铁建设顺利进行的重点。 7 第三章地铁建设项目交通影响的特性分析 3 1 地铁建设对城市交通的影响 我国很多大城市随着城市化进程的加快和社会经济的持续发展开始兴建地 铁，城市交通产生的影响相对于某一个点上的工程来说更加严重，因为地铁修建 的施工区域呈带状分布，同时地铁线路很多都经过城市的中心区，因此地铁的施 工将对城市的交通带来很大的负面影响是必然的，所有了解和熟悉地铁施工期间 对城市交通的影响以及将施工对城市交通产生的影响减少到最低的同时，确保地 铁施工的顺利进行，是非常必要的f 1 8 i 。从我国已经进行城市地铁建设的城市来看， 如北京、上海、广州等这些城市，其地铁项目建设具有如下特点： ( 1 ) 地铁建设施工期长，往往需要分期完成； ( 2 ) 地铁建设工程量大、施工工艺复杂，涉及许多大型机具设备，并且工程 的运输任务重； ( 3 ) 地铁建设施工现场多位于城市主要道路、主要交叉口处，线路往往通过 繁华的市中心区和人口稠密的居民区。 综上可知，在城市地铁项目的建设中，地铁施工肯定给居民的生产、生活以 及城市交通产生时间长、影响范围广的负面影响。 针对于地铁施工建设的时间长，影响范围广，且施工地点多，更重要的是地 铁的走向机会都穿过城市中心区，由此看来，交通组织工作在地铁施工期相当重 要并且复杂【”1 。交通集散点、地铁站点的施工对城市的交通产生很大影响，这是 因为地铁的路线几乎都会通过城市的商业文化中心，城区的道路交通在施工期的 城市交通状况尤其将经受到严峻的考验。 地铁经过的地区很多是商业中心，而商业中心目的是使人停留聚集，而地铁 施工期间交通疏解的目的是疏散和分流人群，而地铁建设项目在选择路线的过程 中已经考虑到周边及区位的交通条件，而对由此造成的周边路网交通负荷过大的 选择考虑很少，从而为了确保影响区域和城市交通的有效运行必须采取必要的交 通措施【2 0 i 。由此可见，商业中心和地铁建设区域之间产生一定的矛盾，必须了解 地铁的交通影响特点才能更好的处理产生的矛盾。 地铁建设项目交通影响一般来说有两种特点：即时间和空间上两个特点。 1 时间上的特点 ( 1 ) 地铁建设交通影响的周期性 较强的周期性是在地铁建设项目施工期间所引发和疏散的交通量中表现出来 的，对于地铁施工的周期性影响来说具有不确定性，因为它与沿线的施工和站点 的施工相联系。 r ( 2 ) 地铁建设交通影响的持续性 地铁建设的交通发生高峰小时比较明显，人流车流的集散时间比较集中。相 比来说，在一日内对路网的影响时间较长，有时甚至是连续的。 ( 3 ) 地铁建设交通影响的冲击性 持续性和周期性的特点是地铁建设项目在一般情况下所引发的交通对路网的 影响中所具有，尤其在一定情况下地铁建设对城市的道路网络的影响具有非常大 的冲击性，就是在一定的交通高峰期间或一定的交通通行时间内所导致的道路网 络中交通压力超过交通的最大负荷，甚至会使得城市的部分道路段落以及道路网 的交叉口严重堵塞或者经常的交通拥堵，最严重的情况会使得全部的城市道路网 络全部瘫痪，整个路网的发挥受到严重影响，所产生的问题也是主要表现在地铁 建设项目交通影响的不均衡性；目前混合交通在国内异常严重的条件下，地铁施 工往往导致交通混乱及疏导无效等一系列后果，因此可以说地铁的施工对城市交 通甚至道路路网的冲击具有严重的影响 2 1 1 。 由以往的经验来看，在地铁项目建设期间很多的城市由于施工的原因导致道 路和路网的通行能力急速下降，从而导致路网的重大压力，最后交通拥堵不可避 免，最让人担心的是严重的交通拥堵在地铁经过的城市中心区域尤为严重【2 1 1 。由 于城市中心区域的交通状况本来就让人非常堪忧，地铁建设产生的交通的拥堵不 但造成城区更加严重的行车延误及其他后果，也可能影响地铁施工项目的施工程 度【2 2 1 。 2 空间上的特点 。 ( 1 ) 地铁建设交通影响的广泛性 地铁建设期间其影响区域所吸引的车流、人流比较分散且随机性强是由于地 铁建设的施工范围广、涉及面大、建设期限长等特点，地铁建设期问涉及到施工 车辆以及城市公共交通和社会车辆的协调性，涉及交通量分布的范围比较广泛， 反映到路网上就表现为地铁项目影响的交通量空间分布的广泛性【2 0 i 。 ( 2 ) 地铁建设交通影响的波及性 当地铁建设项目施工或者某一地铁站点施工时，地铁建设项目影响范围已经 周围的交叉口或路段因为地铁施工占用道路或者施工的车辆大量涌入从而出现拥 挤或阻塞时，会导致产生的拥堵或阻塞现象将立刻传递扩散至地铁建设项目周围 更远的区域，最后影响到这些区域的交通状况。 ( 3 ) 地铁建设交通影响的非均衡性 地铁建设项目在施工期间所产生的城市交通流量在道路网络的空间上分布的 不均衡，使得一部分路段及交叉口过于疏散，而影响比较严重的部分路网的路段 及交叉口比较拥堵，因而导致道路网络的空间得不到合理的利用1 2 1 1 。 综上所述，在空间上和时间上地铁建设项目对城市交通的影响存在一些特性， 但是由于城市交通几种时空分布特点在路网上的叠加就使得其交通影响较为复 杂，特别是对于非常规性影响的预测较为困难，因为预测当中会存在很多不确定 性因素，所以要多考虑这些不确定因素。 9 3 2 地铁建设期的交通组织原则 为了有效的疏解地铁建设产生的交通拥堵，确定地铁建设期的交通组织原则 是非常必要的，在地铁建设期很多城市采取以下交通组织原则来组织交通： ( 1 ) 协调平衡原则：交通组织方案必须确保地铁正常施工，为地铁施工提供 良好的外部环境，又要尽可能减少因地铁施工对城市交通、经济、环境等影响： ( 2 ) 交通系统性原则：在对某一个站点进行交通组织方案的研究时，必须充 分考虑到其他站点及区间的交通疏解问题，从总体路网上疏解交通。 ( 3 ) 分类分析原则：外围地区交通条件相对较好，以保证地铁施工优先：中 心城区交通拥挤，以保证交通基本需求优先。 ( 4 ) 公交优先原则：由于公共交通影响了大部分人的出行，是城市居民出行 的主要选择形式，因此对公交线路及站点尽量不要进行调整从而对公交要进行优 先原则。 3 3 地铁建设期的交通组织方法 地铁建设期的交通组织方法是相当重要的，因为地铁建设对城市交通产生较 大的影响，所以要了解地铁建设期间的交通组织方法，主要的交通组织方法有： ( 1 ) 为了减轻对城市交通的影响，主要是优化施工方法。地铁施工的方法非 常多，施工的方法不仅仅决定了施工期间和施工围挡的范围，也决定了对周边交 通的影响情况；一般来说，施工方案是需要根据实际情况综合分析各种施工的难 易程度和施工的方案对交通影响的大小，通过设计和施工单位不断地协调研究， 力求在尽量减少对城市道路交通交通影响和对施工现场周边环境和的前提下，选 择时间短、质量优的施工方法，尽量降低对城市的经济和基本出行的影响1 2 3 1 。 ( 2 ) 通过优化道路网络和提前改造分流道路来减轻交通影响。 在地铁施工期间城市道路被占用，施工影响的部分区域尤其是城市中心区想 要通过利用建筑退让等方法丌辟临时通道来弥补被占用的道路较困难。很多在地 铁项目修建之前已经达到饱和的道路被挤占后将难以满足交通需要，因此只有通 过改善周边交叉口和道路路网，提高他们的通行能力，引导地铁施工地段的车流 向这些道路进行分流，从而适当缓解交通压力1 2 3 1 。 ( 3 ) 在地铁建设期间通过交通管理手段来减轻交通影响。 地铁施工期，有效的交通管理方法将有效地缓解交通的混乱程度，对缓解 城市交通的压力和地铁建设的顺利进行都有着很重要的作用和意义。 1 0 3 4 地铁建设期的交通环境分析 地铁项目施工影响范围内道路很多都是城市的交通干道，车流量和人流量都 很大，交通负荷重，而地铁线位所在的城市很多都是属于贯通性的城市干道，通 常承担着出入境交通和区域交通的双重功能，这些交通干道也是主要的公交走廊； 地铁项目施工或多或少的占用道路资源，对现有的公交环境以及道路环境都造成 一定的影响【“1 。 为了处理好地铁项目施工与地面道路交通的矛盾，合理组织地铁项目施工期 间的道路交通，确保地铁建设的顺利进行，同时把施工期间对城市交通的影响程 度降低到最小程度，需要对地铁施工影响范围内的公交现状和道路现状进行分析， 掌握现状道路信息，为交通需求预测及后期交通管理组织方案的设计提供依据【2 4 l 。 ( 1 ) 道路环境 地铁项目施工影响范围内道路多是主干路、次干路和城市快速路。快速路与 主干路共同构成城市交通的主要骨架和主动脉，甚至是城市交通的主通道。地铁 项目施工占用部分道路资源，降低道路的通行能力，容易形成交通瓶颈，导致交 通量向其他道路转移。 地铁的车站站点一般位于城市主要道路某一路段上或主要道路交叉口，站点 出入口位于与道路的交叉口相交于地铁线路所在的城市道路上，这些道路或交叉 口是城市交通的主要交通节点或通道，在城市交通中发挥着重要作用；地铁车站 主体工程旋工时，将围挡一些主要道路部分路段或主要交叉口，导致站点及其周 围交叉口和道路在城市路网中的作用发生了变化，对城市整个道路网会造成较大 的影响，地铁线路的区间段所在道路大都是城市主干道和快速路，是城市交通服 务体系中出行的主要承载者。地铁施工围挡道路部分路段，导致道路服务水平下 降以及道路通行能力降，对施工区域周围可分流道路及其交叉口的影响较大【4 】。 ( 2 ) 公交环境 在目前看来，城市公共交通承担着大部分城市居民日常出行总量，也是居民 出行的主要方式之一；城市公共交通有固定停靠站和线路，客流量大，行车间隙 小，一般布设在城市的行政辖区以及邻近地区。地铁线位一般穿过城市中心区域， 这里的公交线路相对比较集中，并且公交线网面积密度、线路密度都远远的高于 整个城市的平均水平；公交线路重复系数大，经常与城市的绝大多数公交线路有 区间段重复，甚至有的全线重复，施工的重点影响区域内部分公交线路车辆的交 叉口延误时间长、运行速度低【2 5 1 。 地铁项目的车站站点绝大多数都是位于城市道路交叉口，很多都是是城市公 共交通的主要换乘枢纽，在这些主要枢纽站附近，围了分别承担城市各个方向的 换乘功能都设有少则十几条，多则几十条的公交线路；所以这些公交枢纽站一旦 受到严重的影响，那么受影响的就不仅仅是地铁交通沿线与地铁线路相交道路上 的公交线路，而是城市的大部分区域甚至城市的整个公交线网都会受到非常大的 影响【2 4 j 。地铁线位与地铁线路的区间段内的公交线路绝大多数都有着相同的走向， 极少数横跨地铁的线路或与地铁线路有较短的交织段。在地铁施工时，将围挡地 铁线位所在的一部分道路，肯定会导致部分公交线路改线，从而影响其准点率和 客流量，最后导致很多居民出行方式的改变【2 引。 ( 3 ) 道路交通流 城市的交通流是由非机动车和人流和机动车中两种以上混合而成的定向位移 交通流体，这种以非机动车和人流和机动车不同比例成分构成的特定的、具体的 交通流模式就是城市交通流的常见的交通结构。 地铁项目工程施工影响范围内的道路大部分是城市的主要道路，交通流量比 较大，主干道、次干道、快速路、支路的交通流结构模式中的非机动车、人流和 机动车的特性、速度各不相同，主要道路v c 比值基本上都大于o 7 ，甚至有的道 路网络都接近饱和或已经饱和；地铁施工占用道路的某些路段，导致这些道路的 通行能力降低，周围可分流道路的v c 比值增大，也导致周围路网的交通压力随 之增大【2 5 1 。 地铁建设期间，由于施工导致周围路网的通行能力降低容易引起交通拥堵， 因此会造成地铁建设期间城市交通的改变，其交通特性为： ( 1 ) 居民的交通出行方式改变 由于地铁的建设导致周围路网交通压力过大，使得本来就非常饱和的城市交 通显得更加拥堵，更多的选择出行比较简捷的非机动车或步行，导致很多出行者 会重新考虑出行方式；然而交通方式的选择极大地影响着城市中出行的效率，也 影响到城市空间中专用于交通功能的数量，在地铁项目建设期间，通过对现状和 未来进行分析，建立一个合理的分担关系来缓解地铁建设期i n j 的交通压力【2 6 l 。 ( 2 ) 公共交通的优先性 在地铁建设期间，为了满足地铁建设的交通需求和合理的利用现有的路网来 疏散交通流量，公共交通将承担很大一部分比重。在地铁建设期间，如果公共交 通的分担合理，城市有限的交通空间就能得到合理利用，交通拥挤就会得到缓解； 毫无疑问，如果能引导部分私人小汽车使用者去利用公共交通的话，那么地铁建 设期间的交通服务水平会提高，因为公共交通比私人小汽车能更有效地利用道路 空i n j 2 6 1 。 ( 3 ) 地铁施工对附近道路路段的影响性 地铁施工造成的交通延迟和交通拥堵会使得一部分人改变出行目的，从而抑 制部分交通需求。 1 2 3 5 本章小结 在现代经济飞速发展的社会，地铁建设项目是城市发展的重要里程碑，但是 由于其工程量浩大而且多在城市的市中心区进行建设，工程施工期间会在一定程 度上对城市用地环境和正常交通造成一定的影响，因此要通过具体分析施工影响 的范围并着重分析施工对城市交通环境的影响，为进一步分析地铁项目的施工影 响和对地铁施工期间的交通需求进行准确的预测和制定合理的交通管理组织方案 提供依据。在对城市地铁建设进行交通需求预钡9 时，需要充分考虑地铁建设对周 边环境的交通影响，通过现有的交通需求预测理论，针对地铁施工的特定时期， 创建适合地铁建设期间的特定交通需求预测模型。 1 3 第四章交通需求预测的基本理论及其在地铁建设期 间的应用及改进 41 交通需求预测的基本理论 4 1 1 交通需求预测四阶段法的基本流程 交通需求预测的四阶段法一般包括交通出行生成、交通出行分布、交通方式 划分和交通分配四个部分，常见的流程如图41 。 图4l 交通需求预测四阶段法基本流程圈 交通需求的四阶段法的模型根据不同的方式划分为四种类型的组合方式，根 据不同的调查情况和城市的实际情况而言，选择不同的组合方式。 4 1 2 交通出行生成预测 采用传统的交通需求预测模型进行交通需求分析时，第一步就是要进行交通 小区发生交通量、吸引交通量的预测。对于不同区域的发生、吸引交通量进行预 测时，要考虑到交通发生源的空删布局关系，从而按区域进行预测。其预测方法 大致可分为原单位法、增长率法、和函数法3 类，除此之外，还有利用研究地区 过去的交通量或经济指标的趋势法和函数法等啡1 。 原单位法中的生成交通量是将每人或每户平均产生的交通量作为原单位，整 个研究过程对象地区的总生成交通量即是此原单位与总人口数或总户数相乘而得 到的结果。