（交通运输规划与管理专业论文）大型活动期间交通需求预测方法研究.pdf

摘要 摘要 随着中国与国际社会交流的同益密切，大型国际活动越来越多地选择在中 国举办。近几年国内即将承办的世界性大型活动包括上海的世界博览会、北京 2 0 0 8 年奥运会。大型活动期间，城市网络的交通出行由活动参与者的出行、城 市居民的日常出行两大部分组成，这两部分的出行要求不同，提供的服务也有 所不同。为保证活动的顺利举办，活动期间，必须优先保证活动参与者的出行， 并在此基础上，尽可能不影响城市居民的同常出行，保证城市的正常运作。 传统的需求预测方法均假设不同出行者出行的总体要求和所得到的服务是 一致的，在分析过程中，也把所有出行作为个整体来考虑。显而易见，这种 方法并不适合于预测、分析大型活动举办期间特殊的交通出行情况。为此，本 文以传统四阶段需求预测法为基础，提出大型活动期间交通需求预测的分层次 法，并通过实例对这一方法进行了实践。 大型活动期间交通需求预测的分层次法，是根据不同交通出行主体的出行 特点、要求、所得到的服务以及城市在大型活动期问的交通政策、管理措施， 把城市交通网络分成相应的层次，并在各个层次建立相应的时间层次，分别在 不同的层次对供需情况进行分析。本文结合北京2 0 0 8 奥运会的实例，以北京市 城市交通网络为基础，在对奥运出行特点进行分析的基础上，把北京市路网分 为奥林匹克公园以及其影响区域、奥林匹克专用道及北京市非专用路网三个层 次，分别建立相应的预测模型，确定了各自的预测期和最不利时段，对赛事举 办期间的供需情况作了预测，并对不同层次的交通供需状况进行了评价。 关键词交通需求，预测，四阶段法，层次结构 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t l lt h ef r e q u e n te x c h a l l g 生b e t w e e nc h i n aa n dt h ei n t e r n a t i o n a ls o c i e t y , t h e l a r g e s c a l ei n t e r n a t i o n a la c t i v i t i e sa r ec h o s e nt ob eh e l di nc h i n am o r ea n dm o r e o i l l yi nn e x ts e v e r a ly e a r s ，t h ew o r l de x p o s i t i o no fs h a h l g l l a iw i l lb eh e l da t2 0 0 5 a n dt h e2 9 t ho l y m p i cg a m ew i l lb eh e l di nb e i j i n ga t2 0 0 8 d u r i n gt h el a r g e s c a l e a c t i v i t y ，t h eu r b a nt r a n s p o r t a t i o nt r i p su s u a l l ya r em a d eu po ft w op a r t s ：t h e p a r t i c i p a t o r s t r i p sa n dt h er e s i d e n td a i l yt r i p s t h et r a n s p o r t a t i o nd e m a n do ft w o p a r t sa r ed i l y e r e n t ，a c c o r d i n g l yt h es e r v i c e sw h i c ha r eo f f e r e da r ea l s od i s s i m i l a r d u r i n gt h ea c t i v i t y , i no r d e rt og u a r a n t e et h ea c t i v i t yt ob eh o l d i n gs u c c e s s f u l l y , t h e t r i p so fa c t i v i t yp a r t i c i p a t o r ss h o u l db eg u a r a n t e e df i r s t l y , a n dt h ed a i l yt r i p sa l s o s h o u l dn o tb ea f f e c t e db yt h ea c t i v i t yt ot h eb e s to f o u ta b i l i t i e s i nt h et r a d i t i o n a lm e t h o d so ft r a n s p o r t a t i o nd e m a n df o r e c a s t ，i ti su s u a l l y s u p p o s e dt h a tt h em a c r o d e m a n d so fd i f f e r e n t t r a v e l e r s a n dt h es e r v i c e sa r e c o n s i s t e n t ，s oi ta l w a y sm a k e sa l lt r i p so fp e o p l ea s aw h o l ei nt h ep r o c e s so f f o r e c a s t i ti sc l e a r l yt h a tt h et r a d i t i o n a lm e t h o d sd on o ts u i tt of o r e c a s tt r a n s p o r t i o n d e m a n da n de v a l u a t er o a dn e t w o r kp e r f o r m a n c ec o n c e r nw i t ha c t i v i t i e s t r a n s p o r t a t i o n t h e r e f o r e ，b a s i n go nt h ef o u r - s t a g em e t h o do ft r i p sf o r e c a s t ，t h i sp a p e rp u t s f o r w a r dt h eh i b e r a r c h ym e t h o do ft r i p sf o r e c a s tt h a tc a nb eu s e dt oa n a l y z et h e t r a n s p o r t a t i o np r o b l e m so ft h el a r g e s c a l ea c t i v i t y ，a n dt a k ei ti n t op r a c t i c eb yt h e e x a m p l e b a s e do nt h ed i f f e r e n tc h a r a c t e r i s t i c ，r e q u e s ta n ds e r v i c eo fd i f i e r e n tu s e r s ，a n d i n f l u e n c e db yt h et r a f i l ep o l i c i e sa n dt r a n s p o r t a t i o nm a n a g e m e n td u r i n gt h e l a r g e - s c a l ea c t i v i t y , t h et r a n s p o r t a t i o n n e t w o r ki sd i v i d e di n t o c o r r e s p o n d i n g d i 舭r e n th i e r a r c h yb yt h eh i b e r a r c h ym e t h o d a n do nt h ed i f i e r e n th i e r a r c h yt l i e a n a l y s e sa r ed o n e u s i n g2 0 0 8b e i j i n go l y m p i cg a m ea sa ne x a m p l e ，b a s i n go nt h e r o a dn e t w o r ko fb e o i n g ，a n da n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i co ft r i p sd u d n gt h eg a m e ， t h er o a dn e t w o r ki sp a r t i t i o n e di n t ot h r e eh i b e r a r c h i e s w h i c ha r e 血eo l y m p i cg r e e n ， t h eo l y m p i cc i r c l e a n dt h eo t h e rp a r t so fn e t w o r ku s e db yc i t i z e n s 。n l ew o r s t f o r e c a s td a y & t i m ea r ec o n f i r m e d a n dt h em o d e l sa r ee r e c tt of o r e c a s tt h eg a m e s t r a n s p o r t a t i o nd e m a n da n de v a l u a t er o a dn e t w o r kp e r f o r m a n c e k e y w o r d s ：t r a n s p o r t a t i o n ，d e m a n d ，f o r e c a s t ，f o u r - s t a g em e t h o d ，h i e r a r c h y 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名日期：少他f 。9 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 虢霹舞新毖蛐泡嗍咝午 第l 章绪论 1 1 课题依据 第1 章绪论 本课题来源于北京市科技新星计划支持的“奥运区域赛时及赛后交通需求 管理关键技术研究”科研项目和国家科技部科投国家攻关计划支持的“智能交 通系统关键技术开发、示范工程及奥运交通规划”，本研究通过分析奥运会期间 短期、部分区域交通政策的变化对需求预测的影响为这两个项目提供支持。 作为“奥运区域赛时及赛后交通需求管理关键技术研究”和“智能交通系 统关键技术开发、示范工程及奥运交通规划”的一部分，本文在国内外通用的 交通预测方法的基础上，结合大型活动期间北京市交通的独有特点，提出在短 期、部分区域交通政策变化的情况下以相互独立、相互影响的层次性方法对城 市交通需求进行预测，并以这种方法对于2 0 0 8 年奥运期间城市路网及各特殊区 域的交通运行状况进行评价。并以此为基础，总结大型活动期间城市交通需求 预测的方法及应用。 1 2 研究背景 自人类文明出现以来，一个社会的发展成功与否，在极大程度上是由其交 通系统结构是否有效决定的。这种决定性，在2 l 世纪将更为显著。这将关系到 能否缓解机动交通出现以来同益严重的交通阻塞及空气污染，并由此进一步决 定着整个人类社会是否能持续高速的发展。随着环境保护和可持续发展意识的 不断觉醒，世界上不少大都市的交通当局已开始着手对整个交通系统进行重新 整合，并提升土地利用的效率；在国外，政府当局着眼于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。在国内。各级人民政府开始重视交通专 项规划的重要性，希望以此来建立一个高效的交通系统，以缓解或避免出现西 方正在面临的交通问题。而无论通过何种手段，毋庸置疑的是都需要对未来的 交通供给将承受多大的居民出行需求、这些出行者所选择的出行方式和出行在 交通网络上的分布情况做出预测，这些都需要交通需求预测模型来实现。 改革开放以来，国内城市交通发展迅速，比如作为首都的北京市。近十年 来，经济快速发展，人民生活水平提高迅速，机动车保有量也增长迅速：到2 0 0 3 年8 月。北京市机动车保有量已经突破了2 0 0 万辆这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，交通问题一时 间成为北京市上上下下众所关注的问题。预计到2 0 0 8 年，北京市机动车保有量 将达到3 5 0 万辆左右，机动车出行总量也将由2 0 0 0 年的4 8 3 万车次天增加到 7 6 8 万人次天i ij ，这对北京市的道路基础设施而言是一个沉重压力。 长期以来，大城市的交通问题f | 益受到政府及城市居民的重视。但是由于 北京i ：业人学 7 ：硕士学位论文 中国城市处于成长期，基础设施薄弱，因此，长期以来，中国城市交通政策重 建设、轻政策及理论研究，交通投入逐年增加，交通供给却无法跟上交通需求 的增长步伐，使得需要人们重新思考如何解决城市交通的问题，为城市发展奠 定基础。 城市交通问题的最基本体现就是需求大于供给，最终造成交通拥挤。交通 拥挤造成行车延误、加剧环境污染，据统计，北京交通拥挤一天的社会成本高 达4 0 0 0 万元人民币；同时交通棚挤造成交通事故，并且形成恶性循环，并最终 造成市中心吸引力削减，中一t l , 区萧条。 以一般大城市而言而言，道路拥堵主要由规律性交通拥堵( 常发性交通拥 堵) 构成，表现在早晚高峰特别堵，平峰时间一般堵；同时由于市民交通意识 薄弱，突发性交通捌堵( 偶发性交通拥堵) 时发，交通事故更恶化了交通拥堵 的程度1 2 i 。 规律性交通拥堵是城市不断成长的产物，中国大城市中心区功能的高度积 聚，加强、交通需求不断迅速增长，而交通基础设施的建设受限于中心区土地 需求的矛盾，缺少作为，供求关系严重失衡，这种拥堵，只有解决交通供、需 之间不平衡的矛盾，刊甫可能有效的解决。 继续扩充新建道路看来是解决交通供需问题的最直截了当的方法，但事实 上问题与想象差异颇大。以洛杉矶和底特律而言，十九世纪六十年代开始虽然 分别修建了多达数千公里大汽车专用道，但是交通拥堵问题依然存在，并且公 共交通因为服务水平下降，客运量也下降至总客运量的1 5 和4 5 t 3 1 ：同样的， 以北京而言，快速路系统虽然还存在缺陷，也已成规模，但是却屡建屡堵，其 主要原因在于：道路建设可以部分的缓解城市的交通拥堵，降低出行时耗，但 同时也吸引了大量的掰增交通和转移交通，经过一段时间后最终交通将恢复到 原来的拥挤水平，由于历史原因道路供给短缺而形成的潜在交通量将很快占据 新增的道路设施。这就是著名的的当斯定律( d o w n sl a w ) 或被称为淹没效应。 经过多年的实践，在对城市交通拥挤特性和本质的深入了解的基础上，人 们开始深刻认识到，自然状态，交通供给是永远无法满足城市交通不断发展的 需要的，我们可以做的，是通过一系列宏观和微观政策，来控制需求，来充分 发挥路网潜力，这才是解决北京交通问题的关键之道。 中国城市已经着手加强交通管理、管制力度，并开始制定需求控制政策， 以求建立一个良好的交通环境。 在城市交通发展的同时，各种国际性的大型活动纷纷选择中国来作为自己 的举办地。大型活动的顺利召丌在交通方面要保证活动参与者出行的快捷、安 全、准时、舒适，同时尽可能对城市居民出行尽可能少造成干扰，并且坚持环 保、可持续发展的准则。在城市交通本身紧张的基础上，去满足这样的要求， 对承办城市而言，是一个巨大的挑战，这就需要在日常交通措施、政策的基础 上，实施和活动交通相对应的短期政策和措施，并进行专门的预测研究。 第l 章绪论 大型活动举办期间，整个交通网络所面对的交通主体对于交通的要求差异 颇大，所得到的交通服务也有所不同，为了满足这种差异性，保证整个活动的 顺利举行，在城市路网的不同区域采取的交通措施也有所不同，交通特性的不 同要求在交通需求预测中强调网络和客户的层次性，并充分考虑不同层次的关 联。 鉴于此，本文以传统四阶段方法为依托，以大型活动期间出行者的出行层 次性( 出行要求的不同、服务的不同、使用网络的不同) 为基础，把城市路网 分为若干层次，并在不同层次上考虑不同时间的出行差异，构成时间层次性， 分别加以预测、评价，形成大型活动需求预测层次法，并以2 0 0 8 年奥运会交通 需求预测为例进行实践。 1 3 研究意义 以大型活动期间的交通特性为基础，利用四阶段法这一传统交通需求预测 方法，对活动期间承办城市以及特定区域的交通状况进行预测的现实意义如下： 1 ) 建立重大活动期间交通政策影响之下对交通需求进行分层次预测的方 法，可用于在国内举办类似活动期间对交通需求进行预测、评价，为决策提供 依据； 2 ) 通过对活动期间承办城市以及特定区域的交通状况进行分层次预测， 有利于为交通管理者尽早提供决策依据，保证交通政策的制定、修正、施行的 顺利进行； 3 ) 对特殊区域的路网调整提供决策平台； 4 ) 分层次的交通需求预测方法可以为建立城市的面向用户的交通服务系 统提供决策依据，对不同交通需要的交通使用者提供相应服务，首先需要对不 同这些使用者的需求进行预测，这一方法可以在这方面加以使用。 1 4 本文框架和主要内容 本文在分析国内外交通预测发展的基础上，从大型活动期间交通特性出发， 利用成熟的四阶段法，提出分层次的交通需求预测方法。分层次的交通需求预 测方法面向不同交通使用者的交通需要，以他们使用的不同交通网络作为物质 基础，预测其出行在网络上的分布情况，并对供需情况进行评价。并利用这一 方法对北京奥运会期间各层次路网的运行状况进行评价分析。 论文各章节的内容大致如下： 第二章，国内外交通需求预测发展历史综述 第三章，交通需求预测的四阶段法及其在大型活动期间的应用 北京工业大学工学硕士学位论文 第四章，大型活动交通需求预测的层次性 第五章，奥运会期间北京交通特性分析 第六章，奥运交通政策影响下的交通需求预测 4 第2 章国内外交通需求预测发展综述 第2 章国内外交通需求预测发展历史综述 国内外对城市交通进行规划，自古以来，各文明古国都有记载，但是真正 使用科学的方法进行预测，并以此作为交通规划的依据，则是从上个世纪的美 国开始的。 2 1 国外研究现状 国外从上个世纪5 0 年代开始，由于受到机动交通大增的影响。开始在交通 规划中采用科学的预测、分析方法，大体上分为四个阶段。 1 ) 萌芽阶段d 1 二次大战末期，西方国家的机动车保有量开始增多，城市交通供给开始无 法满足机动车出行需求的要求。在这种情况下，美国在1 9 4 4 年进行了针对交通 出行的家庭访问调查，并对结果进行了统计分析，是为人类历史上第一次交通 调查，为交通需求预测理论的建立奠定最基本的基础。在1 9 5 0 年代末，美国开 始用系统分析方法对城市路网的布局进彳亍分析决策，科学方法开始应用于城市 交通规划。同时，日本于1 9 5 0 年在东京进行了机动车o d 调查。这些局部的尝 试探索，为交通需求预测的发展奠定了基础 2 ) 四阶段法的出现和发展1 4 】口】 1 9 6 2 年，芝加哥发表了“c h i c a g oa r e at r a n s p o r t a t i o ns t u 咖”，交通规划理 论得以诞生，1 9 6 2 年，美国政府制定的联邦公路法规定了5 万人口以上城市， 必须制定以城市综合交通调查为基础的都市圈交通规划以换取联邦公路建设参 政补贴，为交通预测和交通规划理论的形成和发展奠定了政策基础，在这个时 候，交通预测只是关于交通发生、交通分布、交通分配三个阶段的预测。 2 0 世纪6 0 年代后期，日本广岛在进行都市圈交通规划中首次提出了对不 同交通方式进行划分这一个阶段，至此，四阶段法基本形成。 原始的四阶段法各阶段相互独立、分割，导致整个预测工作量较大，对数 据要求高，人力物力消耗巨大，并且预测结果与现实相差较远f6 1 ，特别在针对 o d 分区数量较大的城市交通需求预测工作中，这种情况更加突出。 因此，四阶段法的组合模型开始出现，这样的研究开始于上个世纪6 0 7 0 年代，m a u r c h l a n d 【7 j 和t o m l i n 【8 】等学者首先进行了尝试，e v a n s 在1 9 7 6 年提出 了交通分布和交通分配的组合模型，并给出了求解算法1 9 l 。1 9 9 2 年，h u a n g 和 l a m 等人对算法进行进一步优化i l “。最终形成了比较常用的四种组合模型，将 在下文有所介绍。 北京1 ：业人学：i ：学硕士学位论文 3 ) 非集计模型( d i s a g g r e g a t em o d e l ) 阶段【2 9 】 非集计模型的研究也是丌始于上个世界6 0 年代时期，同样也是在广岛都市 圈规划中开始形成，开始用于交通方式划分。7 0 年代后，m c f a d d e n 等人对它 作了深入的研究，并推向实用化。四阶段法是将个人的交通活动的数据资料按 交通分区进行统计处理，并且以交通分区为单位的模型，非集计模型与此不同， 分析单位是个人，对调查数据不进行统计处理，而是通过效用理论、概率论进 行直接分析，这个理论目前还在不断完善之中。 4 ) 平衡模型加计算机技术阶段p 】 1 9 7 5 年，l e b l a n c 发明了b e c k m a n n 平衡交通分配模型，学界开始借助各 种现代的应用数学工具，研究关于平衡问题的各种数学模型和算法，并利用计 算机技术来实现复杂的非线性数学规划模型以及算法，并成为近2 0 年来的主要 研究方向，并大有和智能交通系统结合的趋势。 2 2 国内研究现状 我国交通科学方面起_ 步晚，真正引进交通工程理念也就2 0 余年。上个世纪 8 0 年代初期、中期我国城市的交通规划工作主要通过定性分析，仅通过年增长 率等方法对未来交通情况作简单的定量分析。在交通规划理论制度引进之后， 立刻得到了长足的发展。8 0 年代肖秋生和徐慰慈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】；进入9 0 年代，随着对 外交往的深入，一些交通预测的新方法也丌始在国内学者的著作中出现，如在 东南大学出版的城市交通规划理论及其应用中开始关注土地利用和交通需 求之间的关系，同时提到了使用l o g i t 模型进行方式划分l 】引，在刘灿齐编著 的现代交通规划学中更对l o g i t 模型进行了详尽的论述【5 】。在实践方面， 1 9 8 6 年上海市进行了第一次交通调查，接着下来一些大中城市也陆续进行了交 通调查和交通规划的编制1 4 j ，同时根据我国实际对国外理论进行完善，提出了 符合中国国情的方法，并积极参与国际前沿研究，推出诸如总量控制法等很多 研究成果。 2 3 小结 可以看到，国内外就交通需求预测的研究从无到有，日趋完善。国外的研 究从市场角度出发，利用概率论和先进的计算机技术，注重个体的出行需要， 针对四阶段法的弱点，对交通预测理论进行改革和创新。国内通过不断学习国 外先进的预测技术，并以此为基础，结合中国的交通特点，建立符合中国实际 的交通预测方法。 第2 章国内外交通需求预测发展综述 无论国内还是国外，在进行交通预测中，基本上都是以城市土地结构的变 化、经济的发展为基础，考虑交通基础设施的发展来进行的，甚少考虑政策变 化对交通预测的影响，更未考虑到在短时期内特殊交通政策下、由不同交通服 务要求群体组成的交通情况下的预测方法。 中国改革丌放以来，承办的国际性活动日益增多，在这些活动期间，服务 对象对于交通的要求不同，活动期间交通政策也与日常有所不同，建立面向用 户的层次性的交通预测方法，合理预测当时的交通需求情况，对于保证这些活 动在中国顺利举行也是至关重要的。 北京t 业大学1 ：学硕士学位论文 第3 章交通需求预测的四阶段法及其在大型活动期 间的应用 四阶段是目前使用的交通预测方法中最为成熟的一个方法，在本章首先介 绍了四阶段法的一些基本情况，然后简单介绍四阶段法在大型活动需求预测过 程中的使用及改进。 3 1 交通需求预测四阶段法的基本流程 四阶段法包括出行生成预测、出行分布预测、交通方式划分以及交通分配 四个部分，常见的流程如图3 1 。 2 、 巫匦吵砸塑耍d 亟亟旷里圃 3 、 t 、 巫亟梦婴堕窭卜呻 巫亚乎受圃 图3 1 四阶段法流程图 f i g u r e 3 1t h ef l o wc h a r to f f o u r - s t a g em e t h o d 四阶段法根据出行方式划分的在模型中的不同组合方式分为四种类型，具 体选择哪一种根据不同的调查情况和城市实际情况而定，比较常用的为第四种 【l l 】 1 2 1 。 第3 章交通需求预测的四阶段法及其在大型活动期间的应用 3 2 交通需求预测四阶段法简介 3 2 1 出行生成预测 出行预测的目标包括两个部分： 出行产生量单位时间内，由家出行的家庭端点数，以及非由家出行 的全部起点数的总和： 出行吸引量单位时间内，由家出行的全部非家庭端点数，和非由家 出行的全部终点数的总和。 出行产生量和吸引量满足以下规律【5 f 1 4 ： 1 、住宅量越多的交通分区出行产生量越多，反之，非住宅建筑越多，出行 吸引量也越大； 2 、单位时蒯内单个交通分区内的产生、吸引量不一定平衡，对整个分析区 域而言，单位时间之内的产生、吸引量应该严格相等，至少基本相等。 出行产生量的预测主要有增长率法、类型分析法以及回归分析法，现在比 较常用的方法是回归分析法，它考虑了非由家出行的产生量，比较全面，基本 模型如下 5 l ： p = b o + 6 l x i + 6 2 爿2 + + b x 。+ 占 ( 3 1 ) 式中p 一个交通分区的出行产生量 挽回归系数； 置出行产生的影响因素 占随机变量，代表除影响因素之外的于扰因素对因变量的作用。 影响因素一股选择人口、收入、用地性质及建筑面积，进行标定、检验， 得到回归模型，并考虑未来年的出行产生量与各影响因素之间的关系与调查年 相同，但由于中国城市发展速度较快，这一点是很难完全符合的 2 卯。 出行吸引量根据定义，与交通小区的工作岗位数、学校分布情况以及公共 设施等相关，在这些数字无法得到的情况下，也可以与各类非居住用地的建筑 面积的分布相联系。然后通过类别分析法或者回归分析法来得到模型【5 】【” 。 北京；：业人学r 学硕士学位论文 e = d 。 ( 3 2 ) t 式中置交通分区f 的吸引量 d 。交通分区i 的第k 类岗位数或者用地建筑面积 交通分区j 的第k 类岗位数、用地单位时间平均出行量( 类别分 析法) 或者回归系数( 回归分析法) 。 同样的，此模型也未考虑出行特征随时问变化的问题。 3 2 2 出行分布预测 出行分布用于预测未来规划年各个分区之间的出行交换量。 出行分布量是指交通分区i 和j 之间单位时f f i ) 内的平均出行量。其传统的常 用方法有增长率法、重力模型法。目前各城市在使用中用的比较多的是重力模 型法，重力模型认为交通分区i 到，的交通分布量与f 的产生量、，的吸引量呈 正比。与两个小区间的交通阻抗( 距离、时间、费用) 成反比，同时把单个小 区的产生量( 吸引量) 等于此小区与其它小区分布量的总和这一条件作为约束 条件。重力模型有单约束和双约束两种主要类别，目前常用的重力模型主要为 如公式3 3 、3 - 4 所示单约束重力模型【2 4 】1 2 7 2 8 】。 乌尔希斯重力模型： 耻f 参等 美国公路局重力模型： = t f u j f 瓦( t o ) 面k u 式中工。交通分区i 、，之间的交通分布量： z 交通分区i 的出行产生量 ( 3 3 ) ( 3 - 4 ) 第3 章交通需求预测的四阶段法及其在大型活动期间的应用 u 交通分区，的出行吸引量 k ，调整系数。 单约束重力模型能敏感的反映交通阻抗的变化，并在o d 数据不全的情况 下依然可以使用，因此得到了广泛使用，其缺点在于阻抗趋于零时，分布量无 穷大，与实际情况不符【l7 1 。 由于用以上方法产生o d 矩阵需要调查大量的数据，费时费力，近几年出 现一种方法，可以通过调查路段断面流量，反推各交通小区间的流量分布，因 为使用尚不广泛，不在此文一一赘述 j 6 1 【1 ”。 3 2 3 出行方式划分预测 出行方式划分模型用来模拟出行者对交通方式的选择。根据划分层次的不 同，可以分为多层划分( 二者选一) 以及单层划分( 多者选一) ，根据交通服务 提供者的不同，可以分为公共交通以及非公共交通。 出行方式划分的常用预测模型包括转移曲线法、概率模型和回归模型等2 】 【1 9 】【2 0 】【2 l 】【2 6 1 。 转移曲线模型。转移曲线是根据大量调查数据汇出的交通方式分担率和 影响因素间的关系曲线，使用中可以通过曲线直接查出各交通方式的分担率。 西方国家交通方式简单，得到了广泛的应用。 概率模型。这种模型假设出行方式选择是以各种交通方式所需阻抗参数 构成的各种交通方式的阻抗大小为基础，以一定的概率关系进行的。比较通用 的是l o g i t 概率交通方式预测模型。 重力模型的转换型。把重力模型中的阻抗函数转变为各种交通方式的阻 抗，就转变为出行方式选择的重力模型。 回归模型。通过建立出行方式分担率和各相关因素之间的回归公式，需 要调查大量的现状数据，且适用范围有限，应用不广泛。 3 2 4 交通分配预测 交通分配就是把前几步得到的不同交通方式的o d 量分配到具体交通网络 上，得到路段、交叉口的交通状况，用于评估未来路网的供需情况是否合理。 以w a r d r o p 第一、第二原理作为划分依据，交通分配方法可以分为平衡模 型和非平衡模型两大类2 2 j 2 3 】【2 船。满足w a r d r o p 第一、第二原理的模型为平衡 北京i ：业人学工学硕士学位论文 模型，其中满足第一原理的是用户优化平衡模型( u s e r o p t i m i z e de q u i l i b r i u m ) ， 满足第二原理的称为系统优化平衡模型( s y s t e m o p t i m i z e de q u i l i b r i u m ) ，如果 不满足w a r d r o p 原理，这是采用了模拟方法，即为非平衡模型。 平衡模型虽然发展历史长，比较完善，但是计算复杂，在实际应用中使用 不广，而非平衡模型因为结构简单、计算简便，在工程实际中得到了广泛应用。 非平衡模型根据分配手段和分配形态不同可分为四种常见类型，具体可见表 3 1 。 表3 1 交通分配非平衡模型分类 t a b l e 3 - it h et r a m cb i s t r i b u t e st h en o n - e q u i l i b r i u mm o d e lc l a s s i f i c a t i o n 藉、姐黧 无迭代分配方法有迭代分配方法 单路径型最短路分配容量限制增量加载分配 多路径型多路径分配容量限制多路径分配 最短路分配：这种方法认为路线阻抗是不变的，是一种静态的交通分配 方法，计算简便，但是与实际情况差距比较大，是其它分配方法的基础。 容量限制增量加载分配：这种方法考虑路线阻抗和交通负荷之间的关 系，比较符合实际，比较常用。在使用中，它把o d 表分为若干份，用最短路 方法分配到路网上，在此过程中，路阻不断改变，直到分配完毕为止。 多路径分配：多路径分配克服了单路径分配中流量都集中于最短路上这 样不符合现实的情况，分配过程中，考虑不同路线的阻抗情况，使可能的出行 线路都分配到交通量，最早由d i a l 在1 9 7 1 年提出了初始的概率模型，选用的 阻抗为线路长度。 容量限制多路径分配：在多路径分配中，认为路段阻抗是不变的，这种 方法和容量限制增量加载分配一样，通过迭代加载来改变路线阻抗，使分配结 果更符合现实。 3 1 3 四阶段法在大型活动交通需求预测中的应用及改进 四阶段法在应用中是针对整个城市在规划年整体居民的出行情况进行预 测，它以城市在预测年的交通网络作为预测的载体，考虑预测年城市经济、社 会、文化发展对居民出行特征的影响以预测年城市土地、工作岗位的分布为 出发点，对当时居民的出行量，分布和对出行方式的选择做出预测，并进一步 第3 章交通需求预测的四阶段法及其在人型活动期间的应用 在城市交通网络上进行分配，以预测当时城市交通网络的运行情况。可以看到， 四阶段法在预测的过程中，宏观的考虑了整个城市的居民在整个交通网络中的 出行特征，对于面向全体出行者产生影响的交通政策、交通管理措施，其影响 在四阶段预测过程中，已经作为产生吸引、分布、方式划分的一部分加以融合 1 3 0 1 。 在大型活动期间，各类出行者的出行要求、得到的交通服务不同。为了尽 可能满足出行者的出行需要，保证大型活动的顺利举办，届时必然制定相应的 交通政策、交通管制措旋，来保证活动出行者的优先出行权。在这种情况下， 四阶段法无法再把这些政策、措施的影响毫无区别的融合在同一网络、同一预 测过程中。因此，本文对大型活动期问的出行者进行划分，将其使用的不同网 络作为分析载体，考虑交通政策、措施对不同出行者的不同影响，对不同层次 分别使用四阶段法进行预测，验证在活动举办情况下整个路网供给是否能满足 大型活动期间的交通需求。 3 4 小结 随着中国经济的发展，如何合理的对城市交通网络进行规划已经日益得到 各级政府部门的重视，在这种情况下，交通预测作为交通规划的基础，在国内 得到了广泛使用。同时，大型活动越来越多地选择国内城市举办，对活动举办 期间交通需求进行准确的预测显得同益重要。 四阶段法发展成熟，应用广泛，在使用中已经积累了大量经验，是现在国 内外使用最为广泛的交通预测方法，使用这一方法对大型活动期间的交通运行 情况做出预测，有助于对当时的交通网络改造，以及制定相应的交通政策和管 制措施。 大型活动举办期间作为城市整体交通异常的一个阶段，其交通出行特征也 具有特殊性，这就要求在使用四阶段法对当时的出行特征进行预测过程中，结 合这种特殊性，灵活使用，进行修f ，充分反映当时的交通特征，本文对此做 出一些尝试，以求抛砖引玉之效。 北京i ：业大学上学硕士学位论文 第4 章大型活动交通需求预测的层次性 大型活动期间，承办城市交通系统所面对的服务对象具有显著不同的服务 要求，为了满足这种要求的差异性，承办城市将为不同的服务对象提供相应的 交通服务，为活动相关出行提供专用通道，并对服务质量做出承诺。因此，在 进行交通预测的过程中，以差异性为基础，提出了大型活动期间需求预测的层 次法，对各个层次分别进行预测。本章对此方法进行介绍。 4 1 大型活动期间城市交通出行特性 大型活动举办期阳j ，城市交通由维持城市闩常运行所需要的居民日常出行， 和活动相关出行这两部分组成，这就使得在一个较短的时期里，城市交通出行 呈现出有别于同常的特殊性川1 3 2 1 吲。 1 、交通出行者出行要求不同。同常出行过程中，出行者在个体出行中有着 不同于其他个体的要求，而不呈现出明显的群体差异性。在大型活动期间，参 与活动的贵宾、官员、活动主要参与者、媒体、服务者、观众以及城市居民都 是整个大型活动期间的交通出行者，他们在出行过程中的出行特征不同，出行 的要求也就不同，比如贵宾，出行基本上以酒店和活动举办场所为出行起讫点， 出行中应优先保证其安全和准时；而媒体，其出行起讫点主要是酒店、活动举 行场所以及媒体中心，出行要求以机动性和准时为主。 2 、为不同出行者提供的交通服务不同。在日常出行中，面向出行者提供的 交通服务是同一性的，仅仅在出行过程中，出行者根据自身出行的差异性来选 择不同的交通方式。在大型活动期间，根据不同出行者的不同出行要求，主动 地提供不同的交通服务，比如对于贵宾、官员、活动的主要参与者以及媒体提 供专用的车队，而对于服务者和一般观众、城市居民，除了城市日常公交之外， 还应根据不同地区的特点以及活动的要求，提供专用的公交方式，比如穿梭巴 士。 3 、不同服务对象具有不同的出行优先级。在城市闩常出行中，除了少数特 勤交通，城市居民的出行优先级是相同的，使用交通基础设旌的权利是相当的。 在大型活动期间，不同出行者根据出行要求的不同，优先级也相应的不同，与 活动相关的出行需要优先保证，而活动出行中，有较高出行要求的出行者出行 优先级最高，其他群体均有相应的优先级，而活动期间的居民日常出行的优先 级就相对较低，这就使得活动举办期l - 自| ，城市交通管理部门会出台一系列交通 政策和管理措施，来保证优先级高的群体出行的便利。 4 、大型活动期间应该考虑出行的公平性。在第三条保证出行优先级不同的 第4 章人型活动交通需求预测的层次性 前提下，不应该牺牲活动期问不同群体出行之间的公平性，对于优先级低的比 如居民日常出行，应该提供额外的服务，来补偿其出行中的损失，保证城市交 通的正常运行。 5 、大型活动期i r j ，活动举办场所和一些重要交通节点具有交通短时积聚、 消散的特点。日常城市运行过程中，在一些换乘点、重要交通节点，高峰时间 内会出现出行者聚集的情况，但是高峰相对平缓。大型活动期间，活动举办场 所吸引人流大，集合疏散时间短，这就必然造成在短时间内大量出行者集中在 活动场所附近区域，相应的，在区域附近的交通节点，也会受到相应的冲击。 4 2 大型活动交通需求预测分析对象 大型活动期间的出行者组成主要如下图组成( 图4 1 ) 1 3 t l 【3 2 【3 3 1 。 幽4 1 火型活动 | j 间出行者组成结构图 f i g u r e 4 - 1t h ef o r mo f t r a v e l e r sd u r i n gt h el a r g e s c a l ei n t e r n a t i o n a la c t i v i t i e s 以上不同服务对象的出行要求不同，在出行过程中得到的优先级也呈现相 应的层次性( 表4 1 ) 1 3 】1 3 2 1 3 3 1 。 不同优先级的出行者所得到的服务差异首先体现在交通工具的差异性( 表 e 京工业大学上学颈士学位论文 4 2 ) p 1 】f 3 2 i 3 3 1 。 表4 ，1 大型活动磁行者优先缀及出行要求 t a b l e 4 - 1t h ep r a n d r e q u e s t o f t r a v e l e r s d u r i n g t h e l a r g e - s c a l e i n t e r n a t i o n a l a c t i v i t i e s 优先级 人员组成服务要求 1 级各项活动参加者、现场播音、特殊贵宾准时、安全性 2 级媒体、活动翁必须到达的特殊工作人员全天候2 4 小时交通服务 各国参加活动代表团成员、活动相关组以对象为中心的交通需求， 3 级 织成员服务要求较高 4 级赞助商根据需求提前安排出行 5 级工作人员、志愿学保证他们到场的便利性 乘坐公共交通安全、便捷、 6 级普通观众 有序的到达和离开场馆 减少出行，或者诱导他们离 7 级市民、无票参观者 开主要 乔动交通出行路线 表4 - 2 各类服务对象可以使用的交通工具 t a b l e 4 - 2t h et r a n s p o r t a t i o i tm o d eo f t r a v e l e r sd u r i n gt h el a r g e - s c a l ei n t e r n a t i o n a la c t i v i t i e s 人员类别小客车小邕士大巴公蔟汽车穿援巴士地铁 官员 各项活动参加者 贵宾 赞助商 媒体 ， 工作人员 志愿者 普通双众 本文分拆的主要是城市遴路网络抟运行状况，不同优先级的出行者得到的 服务差异性同时体现在使用道路网络的不同上。大型活动期间，城市路网可以 划分为以下两个层次( 图4 2 ) 口” 3 2 1 3 3 1 。 由此可以看到，大型活动期间需求预测的基本结构应该建立在负载不同层 次出学者耱对应的城市道路弼络之上，著以此为基础，对不同时间屡次进行分 析。 图4 ，2 道路闻络分级圈 f i g u r e 4 2t h e r o a dn e t w o r kh i e r a r c h i c a l 4 2 大型活动需求预测的层次结构 根据大型活动期间的出行特点，在进行需求预测时，应根据不同出行群体 使片| | 的网络不同，对城市道路网络的不同部分划分层次，并根据不同时间层次 分别进行分析，在分析过程中应根据不同层次之间的区别和联系，同时考虑 其独立性和相互关系。 4 2 。1 层次结构确立的基础 通过上文对大型活动期剃交通服务对象及其特性的分析，大型活动期间的 需求预测应以以下交通特点为基础。 l 、鲜明的层次性。大型活动期间交通出行的主体在活动期间的出行要求差 异显著，为确保不阉出行者的要求得到满足，减少冲突，届时将为不同的出行 主体提供不同的交运服务，这些服务相互独立同时又互相干扰，呈现出鲜明的 层次性。 2 、时空分布的差异性。大型活动期问的城市背景交通时空分布与城市交通 政策、管铜管理措施的执行相关，活动相关交通的分布与活动其体举办场地、 活动日程安排密切相关。不同出行在时空分布上既有重叠性，又存在差异性， 需要独立分析。