（交通运输规划与管理专业论文）沪宁通道城际公共交通客流量预测方法研究.pdf

ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o l | i i iiii ll li i 11i i ( ii il y 18115 7 6 保密2 年 t o n g j iu n i v e r s i t yi nc o n f o r m i t yw i t ht h er e q u i r e m e n t sf o r the d e g r e eo f m a s t e ro fp h i l o s o p h y s t u d y o nt h ed e m a n df o r e c a s tm e t h o d f o rt h ei n t e r - u r b a np u b l i ct r a n s p o r ti n ，s h a n g h a i n a n j i n gc o r r i d o r s c h o o l d e p a r t m e n t ：s c h o o lo ft r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g d i s c i p l i n e ：t r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g m a jo r ：t r a n s p o r t a t i o np l a n n i n g a n dm a n a g e m e n t c a n d i d a t e ：x i a o l e i h s u p e r v i s o r ：p r o f r o n gz h a n g m a r c h ，2 0 0 8 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 2 0 0 8 年3 月1 0 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名： 年月日 学位论文作者签名：关l 暖磊 年月日 进行 论文 表的 和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名： ，关! 簸l 磊 2 0 0 8 年3 月l o 日 摘要 摘要 铁道部规划“十一五期间在沪宁通道内修建京沪客运专线( 3 0 0 k m h ) 和 沪宁城际轨道交通( 2 0 0 k m h ) 两条快速客运线。两条高等级快速客运线的引入， 必将使通道内铁路与公路的竞争更加激烈。预测未来通道内城际公共交通的客 流量，可以分析该通道内运输结构的变化趋势，为政府部门制定运输政策提供 决策依据，促进区域综合运输的协调发展，也可以为规划设计快速客运线提供 客流数据支持。 本论文对目前铁路客运量预测方法进行了综述，指出传统预测方法在交通 路网环境改变时不再适用；四阶段法预测中存在着基年社会o d 获得成本巨大、 难以及时更新，快速客运线引入路网后方式分担率预测比较简单、误差较大等 缺点。针对这些缺点，在借鉴国外相关领域研究成果的基础上，提出了一套改 进的预测方法：通过r p ( r e v e a l e dp r e f e r e n c e ) 调查，获得既有路网下旅客的 出行行为，结合l o g i t 模型反推出基年城际公共交通的0 d ；通过交通生成与分 布模型预测未来年城际公共交通的o d ；通过s p ( s t a t e dp r e f e r e n c e ) 调查获 得未来路网下旅客出行的意愿，利用r p + s p 融合数据的l o g i t 模型预测新路网 下各种公共交通方式分担率，从而得到各种交通方式的需求量。并详细分析了 r p 调查及s p 调查的相关内容，构造了r pl o g i t 的0 d 反推模型及快速客运线引 入后的r p + s p 融合数据的方式分担l o g i t 模型。 设计了r p 、s p 调查方案，并组织了沪宁通道内的相应调查。整理分析了调 查数据，标定了r pl o g i t 的o d 反推模型及r p + s p 融合数据的方式分担l o g it 模型。并利用设计的改进预测方法对新路网下城际公共交通客流量进行了预测。 关键词：客流量预测，快速客运线，r p s p 调查，l o g i t 模型 a b s t r a c t a b s t r a c t i nt h ee l e v e n t hf i v e - - y e a rp l a n ( 2 0 0 6 - - - 2 0lo ) t h em i n i s t r yo fr a i l w a y sp l a n st o b u i l dt w oh i g h s p e e dr a i l w a y si ns h a n g h a i - n a n j i n gc o r r i d o r , o n eo fw h i c hc a l l e d b e i j i n g s h a n g h a ip a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e ( p d l ) w i t has p e e do f3 0 0 k m h ，a n o t h e r i sc a l l e ds h a n g h a i n a n j i n gi n t e r - u r b a nr a i l w a y ( i u r ) w i t has p e e do f2 0 0 k m h t h e h i g hs p e e dr a i l w a yi st h ec o m p l e t e l yn e wm o d ei nt h i sa r e a ，w h i c hw i l lc h a n g et h e s t r u c t u r eo ft h ei n t e r - u r b a np u b l i ct r a n s p o r t t h et r a v e lb e h a v i o r sw i l la l s oc h a n g e w h e nt h et w oh i g h - s p e e dr a i l w a y sa r eb e i n go p e r a t e d f o r e c a s t i n gt h ei n t e r - u r b a n p u b l i ct r a n s p o r td e m a n dc a l lh e l pt or e a l i z eh o w t h et r a v e lw i l lb ec h a n g e du n d e rt h e n e wn e t w o r k ，w h i c hc a l la l s ob eu s e da sr e f e r e n c ef o rt h eg o v e r n m e n tt om a k et h e t r a n s p o r t a t i o np o l i c i e sa sw e l la st h eb r a c ef o rt h eh i g h s p e e dr a i l w a y sp l a n n i n g s u m m a r i z i n gt h ed e m a n d f o r e c a s tm e t h o di n c h i n a ，t h i sp a p e rg e t st h e c o n c l u s i o n s ：w h e nt h en e t w o r kc h a n g e d ，t h et r a d i t i o n a lf o r e c a s tm e t h o di sn o t s u i t a b l e ；i nt h e4 - s t e pf o r e c a s tm e t h o d ，t h eb a s i co di n f o r m a t i o nr e q u i r e sal o n g s u r v e yp e r i o da n dh u g ec o s t ，a sw e l la sm i l l i o n so fd a t am u s tb ed e a l t ，e s p e c i a l l yt h e h i g h s p e e dr a i l w a yi sac o m p l e t e l yn e wm o d ei nc h i n a t h em o d es p l i tm o d e lc a n t f o r e c a s tc o r r e c t l y t h i sp a p e rd e s i g n saf o r e c a s tm e t h o dt r y i n gt os o l v et h ep r o b l e m s m e n t i o n e da b o v ei nt h eh i g h s p e e dr a i l w a yp l a n n i n gi no u rc o u n t r y o n ei st of i n da l o w - c o s tw a yt og e tt h eo di n f o r m a t i o n ，t h eo t h e ri st of o r e c a s tt h em o d es p l i tm o r e a c c u r a t e l y o nt h en e wn e t w o r k t h ea m e l i o r a t em e t h o di s ：m a k i n gr e v e a l e d p r e f e r e n c e ( r p ) s u r v e yi nt h i sc o r r i d o r , w i t ht h el o g i tm o d e la n dt h ee x i s t i n gr a i l w a y o dt oe s t i m a t et h ei n t e r - u r b a np u b l i ct r a n s p o r to d ；f o r e c a s t i n gt h et r i p g e n e r a t i o n s a n dt r a f f i c d i s t r i b u t i o n sw i t ht h es u i t a b l em o d e l s ；m a k i n gs t a t e dp r e f e r e n c e ( s p ) s u r v e ya n du s i n gt h ec o m b i n e dr p + s pm o d e lt oe s t i m a t et h em o d es p l i to nt h en e w n e t w o r k t h e nt h et r a v e ld e m a n dc a l lb ef o r e c a s t e d t h er pl o g i tm o d e la n dr p + s p l o g i tm o d e l i ss t u d i e da st h ek e y s t o n ei nt h i sp a p e r a tl a s t ，t h i sp a p e rd e s i g n st h er pa n ds pq u e s t i o n n a i r e st o i n v e s t i g a t et h e p a s s e n g e r si ns h a n g h a i - n a n j i n gc o r r i d o r b a s i n go nt h ed a t aa n a l y s i s ，t h ei n t e r u r b a n i i a b s t r a c t 一 p u b l i cp a s s e n g e rd e m a n di sf o r e c a s t e du n d e rt h ed e s i g n e dd e m a n dm e t h o d k e yw o r d s ：p a s s e n g e rd e m a n df o r e c a s t ，h i g h - s p e e dr a i l w a y , r p s ps u r v e y , l o g i t m o d e l 目录 目录 况：1 市圈发展概况3 规划5 7 7 方法综述8 1 ； 2 2 四阶段预测法9 2 2 1 交通生成模型1 0 2 2 2 交通分布模型1 1 2 2 3 交通方式分担模型1 4 2 3l o g i t 模型理论1 4 2 3 1 出行者选择心里1 5 2 3 2 基本l o g i t 模型1 6 2 3 3n l 模型1 7 2 4 国内预测方法评述2 0 第3 章预测方法的改进2 2 3 1 国外相关研究综述2 2 3 2s p 调查理论2 4 3 2 is p 调夯的起源2 4 3 2 2s p 调查的原理2 5 3 3 3s p 调奄偏好表述方法2 6 3 3 4s p 调查方案设计2 7 目录 沪宁通道城际公共交通客流量预测方法设计2 9 3 3 1 总体预测框架2 9 3 3 2 效用函数的确定3 0 3 3 3 既有路网下城际公共交通分担率的确定3 1 3 3 4 新路网下城际公共交通分担率的确定3 i 沪宁通道城际公共交通客流调查及数据分析3 4 r p 调查设计3 4 s p 调查设计3 6 调查数据分析及模型标定3 7 4 3 1 旅客社会经济特性分析3 7 4 3 2 旅客出行需求分析4 0 4 3 3 旅客出行特征分析4 2 4 3 4 既有路网下l i pl o g i t 模型的标定4 3 4 3 5 新路网下r p + s p 融合数据l o g i t 模型的标定4 4 第5 章沪宁通道城际公共交通客流量预测4 7 5 1 交通小区的划分4 7 5 2 基年城际公共交通o d 流反推4 7 5 3 交通生成预测4 9 5 4 交通分布预测5 0 5 5 新路网下城际公共交通分担率预测5 2 5 6 新路网下城际公共交通客流量预测5 4 第6 章结论：5 6 6 1 论文主要成果5 6 6 2 进一步研究的方向5 7 致谢5 8 参考文献5 9 个人简历在读期间发表的学术论文6 2 v 图1 1 沪j _ 。通道位置示意图 2 0 0 5 年该通道城市共完成的g d p ( 国内生成总值) 2 0 5 4 5 亿元，占全国的 1 1 3 ；人均g d p 为5 6 5 3 0 元，是全国的4 1 倍。 第1 章绪论 2 0 0 0 0 0 。 么谚捌 1 5 0 0 0 0， 嬲易沥孩缀荔貔二；影产。翊殇缓爱矿 1 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 么搦 鼹铑锈翰锤7 0 g d p ( 亿元)人均g d p ( 元) i 豳沪宁通道 、 2 0 5 4 55 6 5 3 0 i 口全圉 1 8 2 3 2 11 3 9 4 0 图1 2 沪宁通道与全国经济指标对比图 区域内产业结构正趋于合理话，2 0 0 5 年第一、第二、第三产业的结构比例 为1 9 ：5 5 2 ：4 2 9 ；与全国的1 2 5 ：4 7 3 ：4 0 2 相比，第二产业约高出全国 约8 个百分点，工业实力比较雄厚，是该地区经济发展的支柱；服务业也较为 发达；农业的比重比较小。 6 c 藤孵囊 嘲 r ，二矗 融 l 露曩茏曩曩 4 c赫 _ ：- _ _ - - 。 稀搦 罄溪聪 2 c 弛缓 墓 骖：荔 c恿 秀 臻，簇棼器4 荔 第产业第_ 产业第三产业 i 囝沪宁通道 1 95 5 24 2 9 i 口全幽 1 2 5 4 7 34 0 2 图1 3 沪宁通道与全国经济结构对比图( 单位：) 2 0 0 5 年该通道公路通车里程3 4 5 9 3 公罩，占全国公路通车总里程的1 7 9 ， 人均公路通车里程9 5 l 公里，仅为全国平均水平的6 4 ；铁路营运罩程7 0 1 5 公里，占全国铁路营运罩程的0 9 3 ，人均铁路营运罩程0 1 9 公罩，仅为全国 平均水平的3 3 。 而沪宁通道又是我国交通最繁忙的通道之一，2 0 0 5 年该通道六市完成的社 会总的客运量为l o 3 亿人次，占全国社会总客运量的5 5 ，完成货物运输量 1 1 8 3 亿吨，占全国货物运输总量的6 3 。 2 环 集 年 其 多 市 反 它 已 城 镇体系，都市圈主要有上海都市圈、南京都市圈、苏锡常都市圈。 上海都市圈 上海市是具有国际影响的特大城市，中国最大的经济、金融、贸易中心和 航运中心，也是我国重要的工业基地和科技、信息、文化中心。 上海市都市圈发展的总体目标是在2 0 2 0 年内建立一个以上海为主枢纽、辐 射状的长江三角洲都市圈交通系统，综合交通现代化水准达到世界先进水平， 充分体现“多样化、一体化、规模化、效率化”。具体目标为上海到长江三角洲 内各地级城市的行车时间在3 个小时以内，形成3 小时的交通圈层。交通圈层 分目标为核心区内建成一个以有轨交通快速系统为骨架，地面汽、电车常规系 统为基础，充分满足核心区内部人口出行需求的城市交通系统。中心城区建成 一个以快速路和干道路网为骨架、密集均匀的支路网为基础，具有放射形城市 轨道网络的交通系统。“1 小时通勤圈”是上海都市圈与长江三角洲衔接地带， 是长江三角洲一体化的关键所在。“1 小时通勤圈”内建成一个以城际轨道、 快速路为骨架，以易达、迅速、安全、环保、高效为目标的大型综合交通运输 体系。 南京都市圈 第1 章绪论 目前，南京都市圈的发展以“1 小时通勤圈”为重点，建设都市圈网络，以 提升南京的中心城市地位，强化区域经济的联系与协作。其地域范围由南京及 其周边1 0 0k m 左右范围内的镇江、扬州、马鞍山、芜湖和滁州共6 个城市组成， 总而积3 5 万平方公里，日前己形成较为紧密的经济、文化联系。“1 小时通勤 圈”在空间范围上比较集中，周边城市对南京的依附性较强，相当于一个巨型 城市，它的核心是城市化，通过人流、物流、资金流、信息流和技术流等加速 区域内资源的合理配置，从而建立起经济实力较强的区域整体。 南京都市圈的发展目标是在空间结构上形成“一个核心，两个圈层 ，重点 发展“一带一轴三通道”。功能定位为：成为长江流域与东部沿海交汇地带的枢 纽都市圈，江苏省核心型都市圈，兼容并蓄、开放多元的文化型都市圈，是以 上海为龙头的长江三角洲的重要组成部分，构建国际性的沿江先进制造业集群 和以历史文化、山水城林为特色的城市带。 苏锡常都市圈 苏锡常都市圈位于中国最具经济发展活力的长江三角洲地区，由苏州、无 锡、常州3 个地级城市和金坛、漂阳、宣兴、江阴、张家港、常熟、太仓、昆 山、吴江9 个县级市组成。该都市圈经济发达、文化繁荣，历史悠久，综合交 通体系较为完善，不仅是全国经济发达地区，江苏省经济核心和创新基地，还 是以上海为中心的长江三角洲大都市连绵区中枢的重要组成部分。苏锡常都市 圈与上海都市圈联系紧密，“l 小时交通圈”较大部分与上海都市圈重合，是上 海经济向内地发展的绵延部分。一方面，苏锡常都市圈发达的制造业和综合服 务业及其支柱产业的发展为上海提供了庞大的市场，另一方面苏锡常都市圈作 为原料、能源和半成品的输入地和成品的输出地，在一定程度上起到上海向外 辐射中转站的作用，而且苏锡常都市圈还承担了作为上海旅游、消费、休闲地 的功能，是上海事实上的“后花园”。因此，苏锡常都市圈是上海大都市圈最重 要的组成部分之一，也是上海构建国际大都市的重要支撑。 苏锡常都市圈的功能定位：江苏省经济发展的先导地区和创新基地，上海 大都市圈的有机组成部分，全国乃至亚太地区最具有竞争力的现代制造业基地。 4 1 3 快速客运线规划 为了缓解沪宁通道运输紧张的局面，打破制约区域经济发展的交通瓶颈， 铁道部规划“十一五”期间在该通道内修建北京上海客运专线( 以下简称京 沪客运专线) ( 3 0 0 k m h ) 和上海南京城际轨道交通( 以下简称沪宁城际轨道 交通) ( 2 0 0 k m h ) 两条快速客运线。规划的具体情况如下： 京沪客运专线 京沪客运专线北起北京南站，经廊坊、天津，过沧州、德州，跨黄河后至 济南，经泰安、曲阜、枣庄、徐州、宿州，跨淮河后至蚌埠，经滁州、跨长江 后至南京、镇江，经常州、无锡、苏州，终到上海虹桥站。 京沪客运专线全线规划设2 2 个车站，依次为北京站、廊坊高速站、天津西 站、华苑站、沧州高速站、德州高速站、宿州高速站、蚌埠高速站、青岗站、 滁州高速站、南京南站、镇江高速站、常州高速站、无锡高速站、苏州高速站、 昆山高速站和虹桥站。其中北京南站、天津西站、济南高速站、南京南站、虹 桥站为始发终到站，青岗站为越行站，其他站为中i 、日j 站。 京沪客运专线是我国中长期铁路规划网中“四纵l q 横 客运专线的南 北主骨架。京沪客运专线的建设将大大缓解京沪沿线地区交通运输的紧张局面， 缩短沿线城市之间的时空距离，将促进京津唐、坏渤海、胶东半岛、长江三角 5 第1 章绪论 洲、长江中下游经济区域的快速发展，形成一条以北京为政治中心，上海为国 际经济、金融、贸易、航运中心的经济带，加快沿线地区的城市化进程；将加 强东部地区对西部地区、乃至全国的经济辐射与带动效应，带动铁路及相关产 业的技术进步。 沪宁城际轨道交通 沪宁城际轨道交通自南京南站引出，。基本沿沪宁既有铁路走向至上海南站， 线路总长3 0 0 0 6 8 k m ( 新建正线2 9 3 3 4 1 k m ) 。该线并行沪宁铁路1 7 9 k m ，并行京 沪客运专线4 9 5 k m ，分别站线路全长的5 9 6 和1 6 5 。具体线路走向为：线 路自南京站对侧城际站引出，在兴卫村站前跨至沪宁铁路南侧，走沪宁铁路和 3 1 2 国道经仙林、龙潭、下蜀、高资至镇江，沿沪宁铁路引入既有镇江站，与其 对侧设镇江城际站；出镇江并行沪宁铁路经三山，跨京杭大运河、沪宁铁路北 测经陵口、吕城、奔牛、新闸于常州站对侧落地设常州城际站；过湾城经戚墅 堰、横林、洛社，跨新长铁路，并沿沪宁铁路于无锡站对侧高架设无锡城际站； 尔后并行沪宁铁路经无锡新区、望亭、许墅关于苏州站对侧落地设苏卅i 城际站； 过外跨塘、唯亭，跨沪宁高速公路后并行于京沪客运专线南侧，跨沪宁铁路于 昆山高速站对侧并站高架设昆山城际站；再跨沪宁铁路至其北测，经安亭，于 黄渡与京沪客运专线疏解后侧股引出并行于京沪客运专线南侧至虹桥站、直股 并行于沪宁铁路经南翔、上海西至终点上海南站。 修建沪宁城际轨道为城市化发达地区提供大能力、高质量的“快速、公交 化”新型交通运输方式，与通道内客运专线、干线铁路、城市轨道交通及其他 运输方式有机衔接和互补，将解决沪宁通道运输能力紧张的局面。 京沪客运专线与沪宁城际轨道交通的修建将扩大三大都市圈“l 小时通勤 圈”的范围，加大通道内各城市间的交流，加快沪宁通道经济一体化的进程。 6 1 4 研究意义 沪宁通道内城际问的出行主要集中在铁路和公路营运客车两种公共交通方 式上。两条高等级快速客运线的引入，必将使通道内铁路与公路的竞争更加激 烈。预测未来通道内城际公共交通的客流量，可以分析该通道内运输结构的变 化趋势，为政府部门制定运输政策提供决策依据，促进区域综合运输的协调发 展，也可以为规划设计快速客运线提供客流数据支持。 1 5 研究框架 本论文共分六章，每章分别阐述一项具体的研究环节。第一章介绍了论文 的研究背景，阐明了研究意义。第二章对国内铁路客运量的预测方法进行了综 述，指出现阶段预测方法中存在的不足。第三章为本论文的创新点，在对国外 相关研究总结的基础上，针对我国预测方法的不足提出了改进方法。第四章设 计了r p 与s p 调查问卷对沪宁通道城际公共交通的客流进行调查，并分析了调 查结果，标定了相关的预测模型。第五章结合调查的数据运用没计的预测方法 对新路网下沪宁通道城际公共交通的客流进行了预测。第六章总结了论文的研 究内容和研究成果，并对未来的研究工作做了简要介绍。 7 第2 章国内预测方法综述 第2 章国内预测方法综述 预测就是运用科学的判断方法或计量分析法，对事物未来可能演变的态势 提前做出估测。其实质是探求和把握事物发展规律，预估事物未来发展状况， 为各种决策提供科学的参考依据。 国内铁路客流量的预测方法可分为两类。一类是传统的预测方法，该类方 法以铁路历年的客流数据为基础，通过对历年数据的分析，找某种规律，利用 找出的规律预测未来的客流量；一类是借鉴城市交通规划中的方法，在充分分 析交通网路的基础上利用四阶段模型进行预测。 2 1 传统预测法 传统的预测方法又可分为两大类。一类为定性预测方法，一类为定量预测 方法。 定性预测方法主要是指经验的或事理逻辑分析判断方法，但并非不用数据， 而是不必进行复杂的数学计算。定性预测是根据一定的经济( 或其他科学) 理 论，对客流量的历史和现状作出解释、分析和判断，从而综合地提出客流量变 化的未来趋势的一种或多种可能性。一般有判断预测法，德尔菲法，调查法， 类比法等几种方法。 定量预测方法则是在对预测对象的历史或现状资料进行定量数学分析、建 立科学而完备的数学模型中普遍采用的方法。客流量定量预测是在一定的经济 理论和数学、统计学原理基础上，利用历史和现实的客流数据，建立正确的数 据模型，以函数式表达客流量的发展规律，并利用这一规律对未来的客流发展 作出预测。可分为基于时间序列的方法和基于因果关系的方法两种。基于时间 序列的方法依据是在一定的时间内，经济发展规律的延续性往往使运量预测对 象的变化呈现很强的趋势性，因此可以根据预测对象的历史态势推测未来的发 展趋势，有移动平均模型、指数平滑模型、灰色模型、季节系数模型等。基于 因果关系的方法出发点是经济变量问的相互依存性，通过对历史数据的洋细分 析，揭示出预测对象同相关经济变量之间的数量关系，据以预测预测对象的未 第2 章国内预测方法综述 回归法、非线性回归法、经济计量法、状态转移法等。 方法分类如下图2 1 ： 2 2 四阶段预测法 图2 1 传统预测方法树 l望量兰望翌塑兰 i 臣圆困 季节系数预测法 i竺竺! 塑堡型鲨l 臣巫困 状态转移预测法 城市交通需求起源于美国，并且在全世界范围内得到了迅速发展。6 0 年代 芝加哥都市圈交通规划开发了交通方式划分的四阶段交通需求算法，开创了城 市综合交通需求的先河。四阶段预测法按照交通生成预测、交通分布预测、交 通方式划分预测和交通分配四阶段来分析城市现状和未来的交通状况，是目前 交通规划领域应用最厂“的方法。虽然近几十年来，对四阶段中预测模型的研究 不断深入，也出现了将两个或几个阶段合并进行预测的方法，但从宏观的角度 把握城市居民出行的特点，然后分阶段预测分析的思路仍然未变。 9 0 年代初期，四阶段预测法开始引入到我国的铁路建设项目中，尤其是近 几年对快速客运线的客货需求分析，多采用此方法。城际交通需求分析与城市 9 第2 章国内预测方法综述 交通需求分析也存在这差别，两座城市之间出行可供选择的路径有限，往往选 择了交通方式也就选择了路径，交通分配一步在城际交通需求分析中意义不大， 四阶段其实只有交通生成预测、交通分布预测和交通方式划分预测三步。 2 2 1 交通生成模型 交通生成包括交通分区的发生与吸引量，主要模型有增长率法、原单位法、 回归模型法等。 ( 1 ) 增长率法 该方法把现状不同分区的发生( 吸引) 交通量z 与预测年的增长率f 相乘， 从而得到各分区的发生( 吸引) 交通量z ，即： z = z z ( 2 1 ) 这种问题的关键是确定f 。通常可以用表示各小区的指标增长率作为发生 ( 吸引) 的增长率。例如： 曩= 属 ( 2 2 ) 其中，层分别表示目标年区域f 的人口与基年人口之比，目标年区域f 的 g d p 与基年g d p 之比。 ( 2 ) 原单位法 原单位法分为两种，个人原单位法和面积原单位法。个人原单位法用居住 人口或就业人口每人平均的交通发生( 吸引) 量来推算出行量，面积原单位法 以不同种类用地面积平均发生( 吸引) 的交通量来预测出行量。 只= e p i z 讲 ( 2 3 ) l埘 其中： p ：第i 各小区的交通发生( 吸引) 量 e 。，：个人( 或面积) 发生( 吸引) 原单位 z ，：第i 小区的总人口( 总面积) ( 3 ) 函数模型法 这种方法是分区发生、吸引交通量预测上最常用的方法，其中绝大部分研 究采用的是多元线性回归法。作为模型公式，多采用以下三个模型： p = f o + 只五 ( 2 4 ) lj i o i f 一 ( 2 5 ) ( 2 6 ) 4 ( i j 为分区号码) ， 此法假定要预测的0 d 交通量的分布形式和现在已有的0 d 表的分布形式相 同，在此假设的基础上预测研究对象区域目标年的o d 表。主要有平均增长率法、 d e t r o i t 法和f 法等。 一般的分析方法和计算步骤为： s t e po ：用乇表示现状o d 表中交通小区i ，j 间的交通量，q 们，彳：0 ，分别表 示现状发生交通量和吸引交通量。 s t e p1 ：用q ，彳，表示各小区将来的发生交通量和吸引交通量。 s t e p2 ：用下式计算各小区的发生、吸引交通量的增长系数e 叭，咒 碟) _ 嘉，艺：丢 ( 2 6 ) 影 g 1 0 聊 彳! o 一 。 s t e p3 ：要推算的交通量的第一次近似值可有f g ( ，们，层的函数式用下式 算出： = 岛厂( e 们，e ) ( 2 7 ) s t e p4 ：一般来说，由对分布交通量求和得到的发生交通量和吸引交通为： 掣= 弘掣= 弓” ( 2 8 ) l 一uj 一u i i q n ，4 ”与q ，a j 并不一致，这时用q ，4 代替式( 2 6 ) 中q ，4 叭， 第2 章国内预测方法综述 算出增长系数，求解第二次递代的近似值得： 彤) - 厂( f 舒( i ，艺”) ( 2 9 ) s t e p5 ：重复上述步骤，直至： 掣每，e 可m i 汜1 0 ) 都接近于l 时，相应的够即为所求的o d 交通量。 前述的增长系数法中，各方法的不同取决于式( 2 7 ) 中的函数厂( 艺，艺) 厂= 婚f 弓， 汜 = 参 参，剥 汜 厂= 器半 陇 式中，厶和分别称为小区i 和j 的位置系数或l 系数。 厶= q t 。( o 素) ( 2 1 4 ) 0f，z j ，j fl7 厶= 4 ( 巧0 击) ( 2 1 5 ) 0jj - 、u t 、 1 2 其中： 常用的阻抗函数有： 乞：g f 盟 ( 2 1 9 ) a j f ( r j ) k o 勺= g ： = l 乞：从交通小区i 到j 的交通分布量 g ：交通小区i 的交通发生总量 4 ：交通小区j 的交通吸引总量 k ，k j ：平衡系数 厂( r ) ：阻抗函数 幂函数：f ( r j ) = 巧7 指数函数：厂( 色) = e x p ( 一r ) ( 2 2 0 ) ( 2 2 1 ) g a m m a 函数：f ( r o ) = 蟛e x p ( 一r ) ( 2 2 2 ) 第2 章国内预测方法综述 2 2 3 交通方式分担模型 交通方式分担模型可以分为两个过程，前期的交通方式划分模型主要以分 区集合模型为基础建立，称之为集计模型( a g g r e g a t em o d e lm e t h o d ) ，这个时 期主要是指2 0 世纪6 0 年代以前，在7 0 年代以后，交通方式分担模型主要集中 于性能选择模型方面，其基本假定为随机效用理论和个人出行效用最大化理论， 也称之为非集计模型( d is a g g r e g a t em o d e lm e t h o d ) 。 集计模型主要有分担率曲线法和线性回归法。分担率模型从个人出行调查 结果出发，根据认为是影响交通方式选择的主要因素( 地区距离、地区间出行 世纪比、出行时间差等指标) ，对各种交通方式进行划分。分担率曲线法操作比 较简单，所需资料少。 相对于分担率曲线法，线性回归模型可以考虑多种影响交通方式选择的使 用因素。模型中的应变量为起点分区某种交通方式的出行产生量，即： g f 。= 口+ 屈厶。+ 压厶。+ + 屈厶。 ( 2 2 3 ) 或某种交通方式到达某一终点分区的出行吸引量： 么砌= 口+ 层厶。+ 屈厶。+ + 屈k ( 2 2 4 ) 厶，乞。，k 为影响交通方式的各种因素 线性回归模型开发较早，但是求出的分担率不一定满足0 尸1 这一基本条 件。 集计模型的主要缺点是，为了保证模型的精度，要求相当规模的样本容量， 而且在统计求和过程中没有充分利用个体的全部调查数据，即存在信息浪费。 因此，集计方法所需要的调查费用是很大的。非集计方法的分析对象是个体， 他将个体原始数据不作任何统计处理直接用来构造模型，它的特点是，调查所 得到的个人数据得到充分利用，所需样本容量小。l o g i t 模型是典型的非集计模 型。值得指出的是，非集计方法还可用于交通发生、交通分布、交通分配中有 关选择的问题。 鉴于l o g i t 模型是本论文的重点，在下一节中进行重点研究。 2 3l o git 模型理论 1 4 第2 章国内预测方法综述 称之为选择枝。如果只有两个选择枝可供选择，就是 就是多项选择问题。出行者对出行方式的选择一般是 枝具有的令人满意程度称之为效用，基于人们通常对 ，对效用作如下两个假定：其一、个人在每次选择中 其二、个人关于每个选择枝的效用值由个人自身的特 定。上述两个假定就是经济学中随机效用理论的基本 选择是一种较为复杂的过程，这一决策过程可以用以 首先，出行者对选择枝特性和个人的社会经济特性进 行权衡，以对各比选选择枝形成初步认识，在充分对各选择枝各特性充分了解 的基础上形成选择枝效用值估算函数，通过对各选择枝效用值的权衡以及个人 约束条件的限制，最终选择出行方式。可以看出，上述决策过程主要取决于两 方面的因素，一是选择枝的特性，二是个人约束与经济要求，即个人特性。因 此，在模拟出行者的选择枝效用值估算函数时采用选择值特性变量和个人特性 变量。 第2 章国内预测方法综述 图2 2 出行选择决策流程图 可预测因素： 2 3 2 基本l o g it 模型 效用的基本方程为： = 圪- - c i n ( 2 2 5 ) 。：出行者n 选择第i 种选择枝时产生的效用值 圪：出行者n 选择第i 种选择枝产生效用的确定项 s 出行者n 选择第i 种选择枝产生效用的概率项 为了便于计算，把效用函数中的确定项用线性关系表示出来： 圪= 成瓦，f e ( 2 2 6 ) 瓦：选择枝i 的第k 种特性项量 e ：出行者1 1 的选择集合 当各选择枝的效用用式( 2 2 5 ) 表示时，任意个人n 选择选择枝集合e 中 的分枝i 的概率是： 1 6 2 3 3n l 模型 ( 2 2 7 ) 可 ( 2 2 8 ) 相关性，这是 n i 。模型是在一般l o g i t 模型( m n l ) 的基础上的一种改进模型，两者的主要 区别是n l 模型考虑了各选择枝之间的相关性，因此理论上存在一定的优越性。 n l 模型各选择枝之间的关系可以描述为树状结构，在树的的节点分叉处又可以 看作为一个独立的m n l 模型，因此n l 模型与m n l 模型可以看作是包含和被包含 的关系。为了便于问题的说明，这里采用如下的树状n l 模型作为例子。 图2 3n l 模型选择方式树状结构图 如上图所示，考虑到选择枝l ，2 存在共性，即选择枝l ，2 是相关的，因 此由选择枝l ，2 构成虚拟选择枝a ，同理，选择枝3 ，4 构成虚拟选择枝b 。可 1 7 第2 章国内预测方法综述 以看出，虚拟选择枝a ，b 分别构成独立的m n l 模型的组合方式，总出行方式与 虚拟选择选择枝a ，b 也组成m n l 模型的组合方式。 设各选择枝及虚拟选择枝的效用分别用( i = l ，2 ，3 ，4 ) ，u ，( j = a ，b ) 表示， 相应的效用值确定项分布为k ( i = 1 ，2 ，3 ，4 ) ，( j = a ，b ) 表示。 由于选择枝a ，b 分别构成独立的m n l 模型，因此选择枝1 ，2 ，3 ，4 的条件 概率可由m n l 模型直接得出。 p ( 1 i 以) = ；五面再e x 石p 了( b v 丽1 ) ，尸( 2 l a ) = ；聂币万e x 菊p 忑( b 石v 丽2 ) p ( 3 i 彳) = 面两e x p 丽( c v 3 ) ，p ( 4 la ) = 面两e x p 丽( e v 4 ) ( 2 2 9 如果虚拟选择枝a ，b 的效用值可以求出的话，那么由虚拟选择枝a ，b 组成 的m n l 模型的选择概率表示如下： 尸( 么) ： ! 翌! 必2 ，尸( 曰) ：一! 巫型= ( 2 3 0 ) 、7 e x p ( 2 v a ) + e x p ( _ l , v a ) 、7 e x p ( 2 v b ) + e x p ( 2 v 口) 由概率论知识，各选择枝之间的概率关系为： p ( i ) = p ( a ) p ( i ia ) ，p ( ，) = p ( b ) p ( j l b ) ( i = 1 ，2 ：j _ - 3 ，4 ) 。( 2 3 1 ) 可知杉( f = 1 ，2 ，3 ，4 ) 为可确定项，如果能够表达出虚拟选择枝的效用确定项 圪，圪，即可求出各选择枝的选择概率。下面以圪为例介绍虚拟选择枝效用值确 定项的表达求法。 设u ”，分别表示选择枝1 ，选择枝2 的共性部分，“，职分别表示两者的 相异部分，则选择枝l ，选择枝2 的效用值u ，可表示为： u = u ：+ u m ，= “+ q 。2 ) ( 2 3 2 ) 那么虚拟选择枝a 的效用值可以表示为： u 。= m a x ( u l ，u 2 ) ( 2 3 3 ) 令上述随机变量【，。，u ，u ：，阢，u u 。的确定项部分分别用k ，k ，k 。，k ：，圪 表示，并令以= m a x ( u ，“) ，则虚拟选择枝a 的效用值可以表示为： = ，彳( j ，) d y ：z ( z ) 出+ ，( z ) d zz ，彳( y ) 龙 2 ，z ( y ) ( y ) d y + ，z ( z ) f 。( z ) d z 则u ：的概率密度函数为： ( z ) = 彳( x ) ( x ) + z ( z ) 互( 石)( 2 3 7 ) 假设设“，“的随机项0 ，龟均服从参数为b 的威尔布分布，即叫，“的分 布函数，概率密度函数分别为： z = e x p - e 曲“一。 ( i = l ，2 )( 2 3 8 ) z 。= b e x p 一b ( x - v f ( x ) ( i = l ，2 )( 2 3 9 ) 将式( 2 3 8 ) ( 2 3 9 )