（交通运输规划与管理专业论文）成绵乐运输通道客运量预测方法的研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 运输通道在整个综合运输网络中起着骨干作用，而掌握运输通道运量需 求是研究运输通道的重要前提。这对于今后的路网建设、运力布局、运输政 策的制定都有重要的参考价值。 本文概述了运输通道客运量预测的研究现状，具体分析了影响成绵乐运 输通道的因素，并对其进行灰色关联度分析。在讨论成绵乐运输通道常用的 客运量预测方法的基础上，分别运用回归法、b p 网络、指数平滑法和灰色模 型预测通道各区域客运总量，最后运用最优组合的方法，把这四个单一预测 方法有机结合起来，构成一个整体。主要包括以下内容： ( 1 ) 第l 章绪论部分，详尽地对最新的运输通道理论的研究现状进行了 分析和归纳，介绍目前常用的运输通道预测方法。 ( 2 ) 第2 章介绍成绵乐运输通道的基本情况以及通道客运量预测的前期 准备工作即o d 小区的划分、基年o d 表的获得等。 ( 3 ) 第3 章分析成绵乐运输通道的影响因素，并利用灰色关联法分析这 些影响因素( 由于收集资料的有限，本文仅分析g d p 和人口数量这两个影响 因素) ，从而获知g d p 和人口数量对于客运量的影响较大，将其作为各区域 客运量预测系统的输入是合理的。最后预测影响因素未来特征年的发展变化 趋势。 ( 4 ) 第4 章运用因果关系法( 二元线性回归和b p 神经网络) 预测成绵 乐运输通道各区域客运量。 ( 5 ) 第5 章运用时间序列法( 二次指数平滑法和灰色预测法) 预测成绵 乐运输通道各区域客运量。 ( 6 ) 第6 章利用最优组合法对四种成绵乐运输通道客运量预测结果加权 处理，然后进行客流分布、诱增运量及分担运量的预测，最后进行结果分析。 综上所述，本文对成绵乐运输通道客运量的预测进行了一些研究工作， 对解决通道的实际问题具有一定的指导意义。 关键词：运输通道客运量灰色模型b p 神经网络组合预测法 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t r a n s p o r tc o r r i d o rp l a y a ni m p o r t a n tp a r ti nt h ew h o l ec o m p r e h e n s i v e t r a n s p o r tn e t ，b u tc o n t r o l l e dat r a n s p o r t a t i o nv o l u m ei s a l li m p o r t a n tp r e m i s eo f t h er e s e a r c h t r a n s p o r t c o r r i d o r t h i sh a sa n i m p o r t a n t r e f e r e n c ev a l u et o f o r w a r d i n gn e t w o r k ，t r a n s p o r t a t i o nc a p a c i t yl a y o u ta n dt r a n s p o r t a t i o np o l i c y t h ep a p e rs u m m a r i z e dt h ep r e s e n tr e s e a r c ho fp a s s e n g e rv o l u m eo f t r a n s p o r t a t i o nc o r r i d o r , a n da n a l y z e dt h ei n f l u e n c ef a c t o ro ft h ec h e n - m i a n - l e c o r r i d o rw i t hg r e yr e l a t i o na n l y s i s o nt h eb a s eo fa n a l y z i n gi nc o m m o nu s e p a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o n v o l u m eo ft h ec h e n m i a n l e t r a n s p o r t a t i o n c o r r i d o r p r e d i c tm o d e l ，t h ep a p e rr e s p e c t i v e l ym a k eu s eo ft h er e g r e s s i o n ，b pn e u r a l n e t w o r k s ，i n d e xn u m b e r sa n dg r e ym o d e lt op r e d i c tt h et o t a lp a s s e n g e rv o l u m eo f t h ec o r r i d o r 。a tl a s t ，i tu s et h ec o m b i n a t i o nf o r e c a s t i n gm o d e lt op u tt o g e t h e rt h e f o u rm e t h o d sa n dc o n s t i t u t eaw h o l e t h em a i nc o n t e n ti sa sf o l l o w s ： ( 1 ) i nc h a p t e r1 ，a ni n t r o d u c t i o np a r t ，p r o c e e d st h ea n a l y s i sa n di n d u c et ot h e r e s e a r c h p r e s e n tc o n d i t i o no ft h e l a t e s tc o r r i d o rp a s s a g et h e o r i e si nd e t a i l s ， i n t r o d u c et h ec u r r e n t l yc o m m o nu s ec o r r i d o rp a s s a g ep r e d i c tm e t h o d ( 2 ) i nc h a p t e r 2 ，i n t r o d u c et h eb a s i cs i t u a t i o n go ft h ec h e n m i a n - l ec o r r i d o r a n dt h ef o r n tp r e p a r et ow o r k ，i n c l u d i n gt h ei n d i v i d et h eo d ，a c q u i r e dt h eo d f o r mo fb a s i cy e a ra n ds oo n ( 3 ) i nc h a p t e r 3 ，a n l y a i z e dt h ei n f l u e n c ef a c t o ro fp a s s e n g e rv o l u m ea n du s e d t h eg r e yr e l a t i o na n a l y s i st oa n l y a i z et h e s ef a c t o r ( b e c a s et h el i m i t e do ft h e c o l l e c td a t a ，s ot h ep a p e ro n l ya n l y s i st h eg d pa n dp o p u l a t i o nv o l u m e ) ，a n d a q u i r e dt h eg d pa n dp o p u l a t i o nv o l u m ei n f l u e n c et h a tp a s s e n g e rv o l u m eg r e a t l y i ti sr e a s o n a b l et op u ti tt ot h ei m p o r t a t i o no ft h et r a n s p o r t a t i o np a s s e n g e rv o l u m e p r e d i c ts y s t e m ( 4 ) i nc h a p t e r 4 ，u s et h ec a u s ea n de f f e c tr e l a t i o nm e t h o d ( 1 i n e rr e g r e s s i o na n d b pn e u r a ln e t w o r k s ) t op r e c i d c tt h ep a s s e n g e rv o l u m eo ft h ec h e n m i a n l e t r a n s p o r t a t i o nc o r r i d o r ( 5 ) i nc h a p t e r 5 ，u s et h et i m es e q u e n c em e t h o d ( i n d e xn u m b e ra n dg r e ym o d e l ) t op r e d i c tt h ev o l u m eo ft h ec h e n m i a n 1 et r a n s p o r t a t i o nc o r r i d o r ( 6 ) i nc h a p t e r6 ，m a k eu s eo fs u p e r i o rc o m b i n a t i o nm o d e l t op r o c e s st h ef o u r p r e d i c er e s u l t s ，t h e nd i s t r i b u t et h ep a s s e n g e rv o l u m ea n dp r e d i c tt h e i n c r e a s e v o l u m ea n ds h a r ev o l u m e a tl a s ta n a l y z e dt h er e s u l t s i ns h o r t , t h i sp a p e rh a sc a r r i e do u ts o m er e s e a r c hw o r kf o rt h e p a s s e n g e r v o l u m eo ft r a n s p o r t a t i o nc o r r i d o r i t h a ss i g n i f i c a n t l e a d i n gm e a n i n gt os 0 1 v e p r a c t i c ep r o b l e mo fp a s s a g e w a y k e y w o r d s ：t r a n s p o r t a t i o nc o r r i d o r , p a s s e n g e rv o l u m e ，g r e ym o d e l ，b pn e u r a l n e t w o r k s ，c o m b i n a t i o nf o r e c a s t i n gm o d e l 西南交通大学 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。本人授权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密彤使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“) 学位论文作者虢阂鬏 日期： 2 帅彩厶1 0 夕蒡匕 日期：加莎舌矽 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作 所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 1 对成绵乐运输通道的影响因素利用灰色关联法进行分析，从而出判断 把这些因素作为通道区域客运量预测系统的输入是否合理。同时，运用指数 平滑法、增长率法和一元线性回归的最优组合预测法预测其未来特征年的发 展趋势。 2 运用b p 神经网络和灰色模型预测成绵乐通道各区域客运量。并且运用 最优组合的方法将四种单项预测法( 二元线性回归、b p 网络、二次指数平滑、 灰色模型) 有机结合起来，构成一个整体，以避免各单项预测法的片面性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 。1 国内外运输通道研究现状 1 1 1 国外运输通道研究现状 运输通道理论是本世纪6 0 年代在发达国家运输界新兴的交通运输理论，是 交通运输网络发展到综合运输阶段后形成发展起来的，受到了世界各个国家和 政府的重视。如今己成为对交通运输具有指导意义的理论体系【l 】。 从5 0 年代到6 0 年代开始，美国国家运输部门设立了专门研究运输通道的 机构，其任务是研究和建设运输通道，可以说它是建设和研究运输通道的先驱 者。根据长期运输通道的实践经验，美国已编写出运输通道项目规划、波 多黎各运输通道可行研究、东北运输通道可行研究、跨州多模式运输通道 研究、印弟安那州的西北运输通道掣引。7 0 年代中期，美国经济学家库普 曼斯提出了最优化运输规划模式，同时还出版了综合运输规划的理论基础、 国家运输规划i l l 等著作。加拿大运输研究机构编制了埃德蒙顿一卡尔加 里运输通道研究报告。印度马德拉斯地区运输研究机构，从发挥地区经济，提 高综合运输能力出发，在1 9 6 8 1 9 7 0 年间完成了1 9 9 1 年的运输通道的研究 报告。欧洲一向是经济发达地区，长期的经济发展及贸易往来，形成了多条国 际或区际的运输通道，对运输通道的研究也一直侧重于运输通道的扩能、发挥 各种运输方式的优势及提高综合运输能力等方面p 剖。这些研究成果极大的丰富 了运输通道理论，并使其日趋完善。 在世界范围内对综合运输通道理论的研究和实践已经有5 0 多年的历史，不 同的国家由于实际情况不同，理论研究和实践的侧重点就有所不同，主要都集 中在以下几个方面：通道交通量的预测、各种运输方式的多式联运、枢纽间各 种运输方式的衔接与协调、运输能力的空间配置等。 国外对于交通量预测的研究一直很活跃。在国外，b o x 和j e n k i n s 建立了一 个合理的a r i m a 模型即b o x j e n k i n s 技术预测交通流量。美国学者b r o c k w e i l e j 和d a v i s r a 指出，在单变量预测模型均方差较大的情况下，选用a r i m a 模型 是最理想的1 7 】。m a s c h a v a nd e r v o o r t 等将神经网络与a r i m a 时间序列模型相结 合预测交通量，使a r i m a 模型具有更广泛的适应性和可移植性瑙j 。b r i a nl s m i t h 等人指出，非线性规划预测模型可以取代a r i m a 季节模型，具有更好的 应用前景【9 】。l e d o u xc o r i n n e 建立了基于神经网络的交通量预测模型，首先利用 神经网络建立每个路段的交通量预测模型，再建立整个路网的交通量预测模型， 并应用模拟的数据对模型进行了验证【1 0 1 。b a s h i r z 和e 1 h a w a r y m e 提出了一种 由五个固定单元组成的动态神经网络模型在交通量预测方面表现出了良好的预 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 测结果【l l 】。交通出行量预测从6 0 年代开始研究，研究的多数模型都是以“四阶 段法 为基础 1 2 】。c o v i lj a m e sl 、c a s t l ed a v i de 等对2 l 世纪的运输通道发展情 况进行了预测 1 3 】。f r a n kd o u m a 、k e n n e t ha k r i z 对运输通道的规划量进行了研 究【1 4 】。 这些研究虽然都取得了一定的预测效果，但它们大都是针对单一运输方式 交通量，没有系统地提出运输通道客运量预测的方法。 1 1 2 国内研究现状 我国研究运输通道始于六十年代末七十年代初，此阶段主要是理论上的探 讨。主要有：第一，1 9 8 5 年交通部在( ( 2 0 0 0 年水运、公路交通科技、经济和社 会发展规划大纲中提出，全国综合运输网建设应着力于开发完善不同运输方 式组成的八条运输大通道；第二，1 9 8 7 1 9 9 0 年中国科协组织一批专家完成的中 国交通发展战略研究与建议，提出了建设全国6 条运输通道方案；第三，国家 自然科学基金项目交通经济带的发展机理及其模式课题组在重新确定交通 经济区划的基础上，又提出新的6 大通道设想；第四，2 0 0 3 年中国工程院组织 有关专家完成的“十一五”及2 0 2 0 年综合交通网络规划思路中提出要在2 0 2 0 年建成9 条运输通道。上述各个时期提出的运输通道详情见表1 1 。 表1 - 1 我国各个时期具有代表性的运输通道 我国对运输通道的研究，主要侧重于干线通道的布局；一方面使有限的建 设资金充分发挥效益，避免布局选线失误造成损失；另一方面，为充分发挥不 同运输方式的优势，以发展综合运输体系为指针建设现代化的大能力运输通道 1 5 1 7 ， 0 在国内，对于交通量预测也有很多研究。杨兆升提出了利用k a l m a n 滤波技 术预测交通量的方法【1 8 】。朱中等人提出了利用神经网络预测交通量的方法u 引。 孙喜梅提出了交通信息的组合预测方法。杨新苗，王炜等提出了公交线路客流 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 模糊神经网络预测模型【2 0 1 。马林才、陈文华、边浩毅等利用b p 神经网络对浙 江省公路运输量进行了预n t 2 1 】。尹宏宾、徐建闽、黄什进等提出了基于模糊神 经网络的信号交叉口交通量的预测方法【2 引。刘洁、魏连雨、杨春风等提出了基 于遗传神经网络的道路交通量预测模型 2 3 1 。夏冰、董薯、张佐等利用交通流量 的周相似特性对交通流的预测进行了研列2 4 j 。 可以看出目前国内对于交通量预测大多针对某一种交通方式，缺乏对运输 通道交通量预测的系统研究。 1 2 运输通道客运量预测方法总介 1 2 1 传统的客运量预测模型 传统的预测方法即单项预测法。目前，涉及客运量预测的传统方法多达上 百种，常用的也有几十种，主要分为定性预测与定量预测两大类。定性分析方 法主要有：专家意见法、用户调查法等；定量预测方法主要有：时间序列法、 因果关系法等，方法繁多。各种方法都有其相应的特点和应用范围。 1 定性预测 定性预测方法主要是指经验的或事理逻辑分析判断方法，它并非不用数据， 而是不必进行繁杂的数学计算，运用成套的数学模型。定性预测是根据一定的 运输通道理论，对运输通道客运量的历史和现状作出解释、分析和判断，从而 综合地提出通道客运量未来发展趋势的一种或多种可能性。预测者的经验、水 平和拥有的信息量，对预测结果起决定作用。 ( 1 ) 专家意见法 专家意见法是向众多专家分别征询意见，或者召集座谈会征询意见，将专 家对过去历史资料的解释和对未来趋势的判断有组织地集中起来，转化为预测 量的一种方法。 这种方法是一种博采众长、避免主观片面的科学预测方法。广泛应用于经 济预测中，在客运量预测中一般适用于宏观的预测。在运输通道规划研究和设 计中，预测者本身也是专家，可以根据掌握的资料，对未来的设计数据作出预 测，以满足工作的需要。但预测者个体总有主观片面之处，为了客观科学，应 征询多位专家的意见，加以归纳。 ( 2 ) 用户调查法 用户调查法是指向运输需求企业单位、建设主管单位、设计咨询部门发出 问卷或登门咨询，搜集现状、计划( 规划) 资料和客运量，通过研究分析确定 未来年度客运量。 通过用户调查获得的客运量，在采用时也须作一定的分析研究，如与国家 产业政策是否相符，市场供求关系是否会有变化，年度是否吻合等。用户调查 法获取的运量资料有的是客运量预测的元素需要加以归并，有的是一种意向， 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 用于确定模型参数。 定性的预测方法主要依赖于人的主观判断，方法很难标准化，准确性很难 把握，它通常是在缺乏足够资料或是无法用定量预测法的情况下使用。 2 定量预测 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 实的数据，建立正确的数学模型，以定量表达运输通道客运量的发展规律，对 未来的通道客运量作出定量的预测。定量预测方法主要有时间序列预测法、因 果关系预测法等。 ( 1 ) 因果关系预测法 因果关系预测法就是从各种经济现象之间的相互关系出发，通过对与预测 对象有联系的现象变动趋势的分析，推算预测对象未来状态数量表现的一种预 测模型。由于因果模型是建立在对不规则数据的统计处理上，是静态的，即历 史各时期数据对以后的预测具有相同的权重，所以方法虽然计算简单，但不能 反映时序近期变化的特点。此外，由于影响客运量的因素很多，因此大都运用 多元线性回归，它所需要的数据较多，计算工作量也较大，特别是选定的自变 量很多时，这一问题尤为严重。此类方法主要有：回归分析( 包括一元回归、 二元回归、多元回归分析等) 、b p 神经网络预测法等。 ( 2 ) 时间序列预测法 时间序列预测模型是考虑事物发展的变化规律，以时间为变量建立的一种 相关模型，般适用于对基本社会经济指标的预测。它假定时间序列任一时期 的值是以前各期值的加权平均，因此，这种方法中只有当收集到的序列资料确 实体现着过去、现在、未来之间潜在的连贯性时，这种预测才是最有效的。此 外，该方法虽具有适应性强、对变化较大的时序可以预测的长处，但它对初始 值和平滑指数的选取具有主观性的缺陷，只重视数理检验，轻视对预测对象所 处客观环境的分析。此类方法主要有：移动平均法、加权移动平均法和指数平 滑法、灰色预测法等。 预测是一项要求严格，难度很大的工作，实践经验表明，在预测工作中须 将定性与定量预测方法很好地结合起来，以定性分析为指导，以定量计算为手 段，全面而准确地把握运输通道客运量活动的性质与发展变化。所选用的定量 预测方法通常也应不止一种。多种方法同时进行预测，可以相互校验预测结果。 1 2 2 四阶段预测方法 目前，四阶段法是国际上较为流行的运输通道预测方法，有较强的理论基 础和实践经验，它起源于城市交通规划，近年来已被广泛应用于区域交通规划 和国内、外高速铁路项目的设计中【2 5 1 。在我国运输通道建设项目中，四阶段法 是经常使用的方法。经典的四阶段法包括交通生成、交通分布、诱增运量和交 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 通方式分担四个阶段，这四个阶段前后相接，完成了对通道客运量的预测。 1 交通生成阶段 交通生成阶段是四阶段预测方法中最基础的阶段，它与区域的国民经济发 展和土地的开发利用密切相关。该阶段的主要任务是：通过对运输通道影响区 域的国民经济、土地开发和交通运输现状及发展的研究基础上，建立反映经济 发展和通道客运量之间关系的数学模型，即根据社会经济发展的趋势，预测运 输通道各影响区域的未来客流发生和吸引量。常用的预测方法有回归分析法、 灰色预测法、弹性系数法、产销平衡法、类别生成法等。 2 交通分布阶段 交通分布预测是确定通道各交通小区之间出行的形态，也就是预测各小区 的客流流量、流向。这一阶段预测目的是获得运输通道在未来特征年交通出行 在空间上的分布，即各个分区之间的出行交换量。其研究思路是：在全面分析 基年o d 表的基础上，综合考虑各o d 小区的经济和交通发展状况，根据一定 的数学方法和模型，将某一o d 小区的发生和吸引量分配到其他各个小区【2 6 j 。 3 诱增运量 运输通道内由于新建线路，各种交通方式采用了先进技术和优质服务，使 得该通道旅客运输量总量增加，这部分新增加的客运量无论是全部发生在运输 通道上，还是部分发生在运输通道上，均构成了该通道的旅客运输量，称之为 运输通道的诱增运量。目前，诱增运量的预测方法通常是采用重力模型结合运 输阻力计算诱增率的方法。 4 交通方式分担 运输方式分担预测模型是在运输通道网络规划中，预测旅客集散点不同运 输方式所承担的运量，或者预测各种运输方式分担率或选择概率【2 。运输方式 分担预测的实质是旅客选择运输方式或选择运输服务的问题。常用的预测模型 有：转移曲线模型、概率模型、p r o b i t 模型、回归模型等。 5 四阶段预测法的适应性分析 传统的四阶段法是目前国际上通用的一种客流预测方法，此方法是针对轨 道交通方式提出的，经过几十年的发展，该法的理论体系虽得到了不断的完善， 但在使用过程中也暴露出它的一些不足，主要表现在【，2 副： 1 o d 数据统计不完善或不真实 现在的四阶段预测法大多数都是在现状o d 表的基础上进行各个小区的交 通发生、分布、诱增以及交通方式划分的计算。如果o d 数据不完善或不真实 将极大的影响交通量的预测。如今我国尚未建成比较完整的公众交通规划基础 数据的机制和平台，即使有一些交通观测点，它的数据统计也不全面并且没有 进行常年跟踪统计，缺乏连续性。 2 选用的预测方法不能全面反映实际情况 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 目前对于交通发生量的预测主要采用的是单一定量预测法，比如指数平滑 法、增长系数法等。这些预测法都有各自的优点，同时也有自己的不足，如果 只用一种方法预测运输通道的区域客流量势必会有一定的片面性，所以本文采 用结合回归模型、b p 神经网络、指数平滑和灰色模型的组合预测法预测通道各 区域客运量。 3 预测过程考虑的影响因素不足 运输通道客运量受多种因素影响，不仅与包括人口、居民收入、消费水平 和政府政策等内在的社会经济宏观因素有关，而且与政府政策导向、通道交通 路网形成、建设技术标准和技术水平等有关，它们都会给客流带来不同程度的 长期和短期的影响。在预测过程中，很多因素因无法量化或带有很大的不确定 性而仅仅采用定性的方法进行分析，或者因为无法反映到预测模型中去而被忽 略。采用灰色关联法分析通道影响因素，可以判断哪些因素对通道客流量影响 较大，并将其作为预测系统的输入。 所以，本文在传统四阶段预测法的基础上，引入组合预测法，通过改进传 统通道交通发生量的预测方法，解决了单一预测法存在着片面性的缺点，提高 了预测精度。 1 3 论文的研究意义 - 科学的预测是制定正确决策的基础。今天，各行各业都广泛采用科学的预 测理论和预测方法来探索未来的发展趋势，交通运输业自然也不例外。交通运 输量预测属于经济预测领域中运量预测的范畴。运量预测，就是运用各种经济 资料和信息，通过分析研究和数学方法，测算未来定时期内客运量发展水平 及其变化趋势，从而为交通运输部门制定计划及规划提供科学依据。 运输通道在整个综合运输网中起着骨干作用。通道运输在研究国家运输发 展战略中是一个重要的研究方面。而掌握通道运输量是研究通道运输的重要前 提。这对于今后的路网建设、运力布局、运输政策的制定都有重要的参考价值。 但就目前预测通道客运量的技术和预测理论发展的现状来看，远远赶不上 时代的发展的需要。运输通道客运量的预测大致分为定性预测和定量预测两种。 定性分析，主观色彩浓厚；有的定量预测，强调逻辑推理，致使因为有些系统 的因素不能定量描述而无能为力。 我国自8 0 年代引入“四阶段预测法”后得到了广泛的应用。四阶段预测法 起源于城市交通，后逐步应用于运输通道客运量预测，取得了不错的效果。但 四阶段法也存在着许多不足。例如交通生成阶段，大都采用的是传统的定量预 测方法来预测各区域客运总量( 如回归预测法、产销平衡法等) 。每一种定量的 预测方法在数据推理方面都有其独到之处，同时也有其不足。如果只是简单地 运用其中一种方法，很容易造成预测的片面性；或者将误差较大的一些方法舍 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 弃掉，则会丢失一些有用的信息。比较科学的做法是：将不同的预测方法以某 种适当的方式进行组合，综合利用各种预测方法所提供的信息，这便是组合预 测法。 本文针对成绵乐运输通道的实际情况，在交通生成阶段分别采用因果预测 法( 二元线性回归、b p 神经网络) 和时间序列预测法( 二次指数平滑法、灰色 预测法) 对通道各区域的客运量进行预测，然后采用以“误差平方和最小”为 准则的最优组合方法对以上预测结果进行修正，集合几种方法的优点，避免了 预测的单一性和片面性。 此外，现在许多预测工作者大都把注意力集中在预测方法的研究和改进上， 而忽略了对客运量影响因素的定量分析，因此，本文采用灰色关联分析法对影 响客运量的因素进行分析，判断这些因素作为通道区域客运量预测系统的输入 是否合理。 1 4 本文研究的主要内容及主要创新点 1 主要内容 本文是以成绵乐运输通道规划研究为依托，对运输通道客运量预测的应用 进行研究，一方面为运输部门进行宏观决策提供理论依据；另一方面为运输通 道客运量预测的方法研究提供可借鉴的平台。为此，主要进行下列工作： ( 1 ) 详尽地对最新的运输通道理论的研究现状进行了分析和归纳，介绍目 前常用的运输通道预测方法； ( 2 ) 介绍成绵乐运输通道的基本情况以及通道客运量预测的前期准备工作 即o d 小区的划分和基年o d 表的获得等； ( 3 ) 第3 章分析成绵乐运输通道的影响因素，并利用灰色关联法分析这些 影响因素( 由于收集资料的有限，本文仅分析g d p 和人v i 数量这两个影响因素) ， 从而获知g d p 和人口数量对于客运量的影响较大，将其作为各区域客运量预测 系统的输入是合理的。最后预测影响因素未来特征年的发展变化趋势。 ( 4 ) 运用因果关系法( 二元线性回归和b p 神经网络) 预测成绵乐运输通 道个各区域客运量； ( 5 ) 运用时间序列法( 二次指数平滑法和灰色预测法) 预测成绵乐运输通 道各区域客运量； ( 6 ) 利用最优组合法对四种成绵乐运输通道客运量预测结果加权处理，然 后进行客流分布、诱增运量及分担运量的预测，最后进行结果分析。 2 主要创新点 本文的主要创新点有两个： ( 1 ) 对成绵乐运输通道的影响因素利用灰色关联法进行分析，从而出判断 把这些因素作为通道区域客运量预测系统的输入是否合理。同时，运用指数平 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 滑法、增长率法和元线性回归的最优组合预测法预测其未来特征年的发展趋 势。 ( 2 ) 运用b p 神经网络和灰色模型预测成绵乐通道各区域客运量。并且运用 最优组合的方法将四种单项预测法( 二元线性回归、b p 网络、二次指数平滑、 灰色模型) 有机结合起来，构成一个整体，以避免各单项预测法的片面性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第2 章成绵乐运输通道基本情况 2 1通道范围及社会经济概况 2 1 1 通道范围的确定 成绵乐运输通道北起我国西部中心城市、四川省省会成都，南至川西南中 心城市乐山，东至四川第二大城市绵阳。通道以成都平原为核心，德阳、绵阳 和眉山、峨嵋、乐山为两翼，位于成都平原城市连绵区域内。因此，通道包括 成都、德阳、绵阳和眉山、乐山五市。 2 1 2 通道沿途的社会经济概况 区域内有副省级城市成都以及绵阳、德阳、眉山和乐山4 个地级市的1 4 县 ( 市、区) ，是四川省经济最为发达、最富活力的城市带。沿线五市2 0 0 0 - - - 2 0 0 4 年主要社会经济指标，见表2 1 。 表2 1 区域五市g d p 及人口数量表【2 9 】1 3 4 】 2 2 通道内交通运输现状副 2 2 1 通道内交通运输体系 成绵乐运输通道内已形成多种运输方式紧密结合的综合交通运输体系。 铁路：宝成及成昆铁路纵贯南北，是未来沿线城市群的主要轴线，在对外 中长途客运中发挥着重要作用。规划对成昆铁路进行扩能改造，新建峨( 嵋) 宜( 宾) 铁路、成绵乐客运专线，配套完善成都枢纽，提升铁路系统能力。 公路：成绵、成雅( 乐) 高速公路及国道g 1 0 8 共同构成纵贯南北的快捷公 路通道。未来将形成快速便捷的“环形+ 放射 状高速公路网络，中小城市组 团与都市圈核心层间的联系会更紧密。 航空：通道内有双流、绵阳两个机场，开通航线约1 6 0 条。成都双流国际 机场是全国6 大枢纽机场之一。 水运：岷江为主要通道，有乐山、五通桥等港口，并逐步形成成乐大件水 陆运输体系。 2 2 1 通道客运量现状 西南交通大学硕士研究生学位论文第l o 页 川渝经济圈是我国西部以成都、重庆为双核，大中城市群密布的最成熟的 经济区，绵德成乐走廊是川渝地区最重要的经济带和旅游带，包括绵阳、德阳、 成都、眉山及乐山五市。区域历年客运量见表2 2 。 表2 - 2 区域历年客流量表【2 9 】1 3 4 】【3 6 m 删( 单位：万人) 2 。3 通道o d 小区划分及基年o d 表汹1 2 3 1o d 小区的划分 为了便于通道运输量预测，考虑到资料收集难易、地理、社会经济和行政 区划等特点，本文把成绵乐运输通道划分为2 6 个o d 小区，见表2 3 。 表2 3 成绵峨运输通道o d 小区划分表 2 3 。2 基年o d 表的获得 通过对沿线相关高速公路和国道的o d 调查，结合断面客车交通量，整理 汇总沿线公路客流主要o d 分布见表2 4 。 表2 4 沿线公路主要o d 对客流量表( 单位：人日) 根据本次o d 调查结果，参考各公路历年观测点资料，推算出2 0 0 4 年公路 o d 交流表：以o d 分区为基础，将沿线站间o d 交流合并编制历年铁路o d 交 流表。合并铁路和公路o d 交流表，整理出基年客运o d 交流表，见附表1 。 2 4 通道运输服务属性口副 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 l 页 通道运输服务属性主要表现在运价、旅速、在站等候时间、进出站时间和 进出站费用，并受通道客流的时间价值基准的影响而变化。各种不同交通方式 票价率见表2 5 ，服务属性汇总见表2 - 6 。 表2 - 5 交通方式分座别票价运价率表 旅行速度( k i n h ) 票价率( 元人k m ) 进出站费用( 元人) 进出站时间( h ) 候车时间( h ) 1 9 4 2 0 3 0 3 5 0 3 8 2 8 0 6 o 。8 o 1 0 2 1 0 8 l l o o 2 8 0 3 0 2 8 0 6 0 8 o 1 o 2 8 0 1 2 0 0 1 8 0 2 2 6 0 4 - - 0 6 0 5 - - - 0 8 7 0 8 04 0 5 0 0 3 0 - - - 0 3 2 3 7 0 5 - - 0 8 0 2 0 3 0 2 2 0 2 4 3 7 0 5 - - - 0 8 0 3 0 4 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 第3 章运输通道客运量影响因素关联分析及其预测 运输通道客运量是一种派生性需求，它受国家( 或地区) 宏观社会经济环 境的影响。研究这些影响因素，将为运输通道客运量的预测提供科学的依据。 3 1 运输通道客运量影响因素分析 由于社会的进步和宏观经济的发展，通道内的客运量也将随之相应的变化， 影响通道客运量变化的主要因素有以下几个方面【4 。 1 经济发展水平的影响 客运量主要来源于生产和消费领域，且其中有很大一部分是生产性旅行需 求。因此，经济发展水平的高低、速度的快慢直接影响旅客运输量。社会经济 的发展将带来生产规模的扩大，而且随着物质文化水平的提高人们的出行欲望 将增强，探亲访友以及各种形式的旅游量逐年增加，这两方面必然会带动客流 量的增长。 2 人口的影响 旅客运输的对象是人，人是形成客流的前提，因此，人口数量的变化必然 引起客流量的变化。一般而言，人口密度大的地方，客流量就大。相同数量的 人口，城市客流量大于农村客流量。这是由于城市是地区经济、政治、文化的 中心，人们的经济和社会活动频繁，因而客流比较集中。 3 居民消费水平的影响 根据马斯洛的需求层次理论，吃、穿、住、医疗只能算是人起码的生存和 安全需求。这些需求满足后，就会产生友谊和社交的需求。随着人们生活水平 提高，探亲、修养、旅游、访友等需求必然增长，与此相联系的消费性需求将 随着生活水平的提高在数量和质量上发生变化。 4 运输服务价格的影响 价格的变动尤其是对消费性客运量影响最大。运输需求是一种派生性的需 求，旅客提出位移要求的最终目的往往不是位移本身，而是为了实现其生产、 生活中的其他需求。虽然旅客运输需求的价格弹性较小，但当运输服务价格提 高时，旅客运输量就会减少，当运输服务价格降低时，旅客运输量就会增多。 5 运输服务水平的影响 安全、迅速、便利的运输服务网将刺激旅客运输量，反之。则抑制客运量； 6 旅游业对旅客运输量的影响 旅游运输量比普通客运量更具潜力。随着全球体验经济时代的来临，旅游 产业的发展前景广阔，加上人民生活水平的不断提高，旅游需求在整个通道客 运量中的比重将会越来越高。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 7 其他运输方式的开通对旅客运输量的影响 其他运输方式的开通，将使运输通道从规模和质量上得到较大改善，从而 诱发运输通道客运量的进一步增长。我国目前的运输通道还不是很完善，通道 基础设施的发展还落后于国民经济的发展，通道客运量在很大程度上被压抑。 8 经济体制对旅客运输量的影响 在计划经济体制下，国家实行严格的管理和就业制度，人员流动量小，而 在市场经济体制下人们在就业方面有较大自由，人员流动相对频繁，因此旅客 运输量较大。我国市场经济的发展和收入水平的提高，使得人口的流动性大大 增加，客运量出现了强劲增长的势头。 3 2 灰色关联分析方法简介 影响运输通道客运量的因素很多，这些因素共同作用的结果决定了运输通 道客运量的变化趋势。由于收集资料的有限，本文仅分析经济发展水平和人口 数量这两个因素对客运量预测系统的影响。那么采用这两个影响因素作为客运 量预测系统的输入是否合理，本文采用灰色关联分析法进行判断。 3 2 1 灰色系统理论 灰色系统理论( g r e ys y s t e mt h e o r y ) 是由我国学者邓聚龙教授创立的一种 研究不完全信息问题的新方法。它以部分信息已知、部分信息未知的“小样本、 贫信息、不确定性系统”为研究对象，主要通过对“部分 已知信息的生成、 开发提取有价值的信息，实现对系统运行行为、演化规律的正确描述和有效监 控。灰色系统理论已被成功地应用于预测决策、系统分析、气象水利、交通运 输、生态环境等科学领域。 灰色系统理论作为现代科学前沿的- - i - j 新兴学科，涉及领域广泛，它具有 只需少量数据就可作系统分析、模型建立、未来预测、行为决策和过程控制的 特点。 灰色系统理论研究内容主要包括灰色关联分析、灰色预测、灰色生成、灰 色建模、灰色控制等，而灰色关联分析是其中的基础理论和重要内容之一。 3 2 2 灰色关联分析 灰色关联分析的基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联 系是否紧密，曲线越接近，相应序列之间的关联度就越大，反之就越小。灰色 关联分析方法作为一种技术分析方法可以分析运输通道内部各因素的变动对客 运量的影响。灰色相关度有绝对相关度、相对相关度、综合相关度。本文采用 综合相对度对影响因素进行分析。 灰色综合关联度的具体计算过程如下【4 2 1 。 有m 个影响通道客运量因素的n 个样本组成的参考数列为： x 。：忸。( 歹】f ：l ，2 ，聊；= 1 , 2 ，刀) 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 运输通道客运量组成被比较数列为： x 。= 伍0 】= 1 2 m ；h = 1 2 “) 首先计算灰色绝对相关度。 第一步：计算列的初始值 x f o = 五一x ，( 1 ) = b ? ( 1 ) ，x ? ( 2 ) ，x ? ( 栉) 。) f = o ，1 ，2 ，m ) 第二步：计算l s 。小b j 。j l s 。l = l x ：( 后) + 寺x ：( ，z ) i s i i ：l n - ix ，0 ( 七) + 吾x ? ( 刀) l 。i 量 1 i 卜j 。f = f ( z m 一工) + 丐( x m x m ) i l = 2 z ， i 第三步：计算绝对相关度 二一 1 + f s 。f + p 。l 叭l + s 。i + l s ，l + l s ，一s 。l 然后计算相对相关度。 第四步：计算列的初始值 、f = 茗( 1 ) = ( 1 ) ，_ ( 2 ) ，( 刀) ，) ，f = o ，1 ，2 ，忉) 第五步：计算各始点零化像值 。= f f ( 1 ) = b ；。( 1 ) ，f 。( 2 ) ，x ，r 。( ，z ) 。) ，江0 , 1 州2 脚) 第六步：计算m ，m ，l j 卜s ：i l s ：l = z ：。( 七) + 专x ：。( ，z ) i s l = l n - ix ：。( 七) + i 1x ，( ，z ) i 卜s ：l ：l 艺( f ( 宓) 叫诹) ) + i 1 ( ( 以) 叫。( 砌i 第七步：计算相对相关度 y ： ! 幽幽 “。l + l s ：l + 蚓+ j 卜s _ 最后求出综合相关度。 第八步：计算综合相关度 p 。，= o # o ，+ ( 1 一o ) r 。 ( 3 1 ) ( 3 2 ) ( 3 3 ) ( 3 4 ) ( 3 5 ) ( 3 6 ) ( 3 7 ) ( 3 -