（交通运输工程专业论文）高速公路交通需求量预测方法研究.pdf

中文摘要 7 4 1 4 5 6 交通需求量预测是高速公路项目立项和方案比选的基础。“四阶段 预测法”是一种经典的预测方法，在区域交通规划和高速公路项目的规 划中已经被广泛应用。 交通需求量预测的成功主要取决于基础资料的可信度、预测方法与 公路网的适用度、以及研究者对公路交通规律的认识程度。而预测结果 的精确性是由公路交通现状调查及其调查数据的分析处理决定的，由此 获取预测模型的关键参数。影响区域未来的发展预测及其相关规划数据 的可靠性决定了公路未来交通分布状态的质量。因此，车辆的出行规律、 交通发展、交通政策、经济发展趋势等因素都是交通需求量预测研究和 分析的重要组成内容，需要以区域经济发展计划、区域总体规划、区域 综合交通规划等资料为基础。 本文以京沪高速公路天津段交通需求量预测为实例，研究具体的预 测方法和工作内容。 首先，分析区域社会经济现状，研究未来年份社会经济发展趋势， 把握其未来发展规律。其次，依据社会经济发展的趋势和产业结构特点， 预测区域问的交通需求，即预测未来的各项目影响区的交通发生与吸引 量。第三，根据未来的发生与吸引量预测结果，结合区域问车辆出行的 特点，研究区域交通量的分布。第四，以未来各特征年份的规划路网为 基础，计算出区域问路径行程时间，通过不同行程时间与费用的相互比 较，采用优选法把区域问的交通流分配到合理的路径上，从而完成“四 阶段预测法”的整个过程。最后，分析京沪高速公路天津段的通行能力， 得出项目远景年度需要的车道数，并对项目进行国民经济评价，为项目 决策提供依据。 关键词：交通需求量预测、四阶段预测法、通行能力、经济评价 a b s t r a c t p r o j e c ta p p r o v i n ga n ds c h e m ec h o o s i n go fh i g h w a yp r o j e c ti sb a s e d o nt r a f f i cd e m a n df o r e c a s t t h ef o u r - s t e p sf o r e c a s tm e t h o di sak i n do f c l a s s i c a lp r e d i c t i o nm e t h o d ，w h i c hh a db e e na l r e a d y a p p l i e de x t e n s i v e l y i nt h e p r o g r a m o f r e g i o n a l t r a f f i cp l a na n d h i g h w a yp r o j e c t t h es u c c e s so ft r a f f i cd e m a n df o r e c a s td e p e n d so nt h ec o n f i d e n c e l e v e lo fb a s i ci n f o r m a t i o nm a i n l y ，s u i t a b l ed e g r e eo ff o r e c a s tm e t h o d a n dh i g h w a yn e t w o r k s ，a sw e l la st h e k n o w l e d g eo fr e s e a r c h e r f o r h i g h w a yt r a f f i cr e g u l a r i t yl e v e l t h ea c c u r a t e n e s so ff o r e c a s tr e s u l ti s d e c i d e d b y t h ea c t u a l i n q u i r y o fh i g h w a yt r a f f i ca n dt h e a n a l y s i s h a n d l i n go ft h ei n q u i r yd a t a ，f r o mt h i s ，g e tt h ec r u c i a lp a r a m e t e ro f f o r e c a s tm o d e l t h e q u a l i t yo f t r a f f i cd i s t r i b u t i o ns t a t e ，w h i c hr e l a t e dt o h i g h w a yi s d e c i d e db yt h ed e v e l o p m e n tc o m e st of o r e s e et h a ta f f e c t a r e a sa n dt h er e l i a b i l i t yo fd a t a t h e r e f o r e ，t h ef a c t o r sl i k eo p e r a t i o n r e g u l a r i t y o fv e h i c l e ，t r a f f i c d e v e l o p m e n t ，t r a f f i cp o l i c y ，t e n d e n c y o f e c o n o m i cd e v e l o p m e n te t c ，a r ei m p o r t a n tc o m p o s i t i o nc o n t e n to fw h a t t r a f f i cd e m a n df o r e c a s tw i l ls t u d ya n da n a l y z e ，w h i c hn e e d sr e g i o n a l o v e r a l l p l a n n i n g , r e g i o n a lc o m p r e h e n s i v et r a f f i cp r o g r a m a n do t h e r i n f o r m a t i o nw i t hr e g i o n a le c o n o m ya sb a s i c t h i sp a p e rd i s s e r t a t et h ef o r e c a s tm e t h o da n ds p e c i f i cf o r e c a s t c o n t e n tb a s e do nt h eb a c k g r o u n do ft h e b e i j i n g - s h a n g h a ih i g h w a y t i a n j i n s e c t i o nt r a f f i cd e m a n df o r e c a s t f i r s t , w ew i l la n a l y z et h ea c t u a lr e g i o n a le c o n o m y ，a n ds t u d yt h e d e v e l o p m e n tt e n d e n c y o ft h e e c o n o m y i nt h ef u t u r e ，t oh o l dt h e r e g u l a r i t y o ff u t u r e d e v e l o p m e n t s e c o n d ，w e f o r e s e et h et r a f f i c t r a n s p o r t a t i o n d e m a n db e t w e e n a r e a s ，a c c o r d i n g t ot h ei n d u s t r i a l s t r u c t u r a lc h a r a c t e r i s t i ca n dt e n d e n c yt h a td e v e l o p so nt h eg r o u n do f t h er e g i o n a le c o n o m y t h a ti st of o r e s e et h et r i p g e n e r a t i o n o fa f f e c t d i s t r i c ti nt h e f u t u r e t h i r d ，c o m b i n e t h ef o r e c a s tr e s u l to f t r i p g e n e r a t i o ni nt h ef u t u r ew i t hv e h i c l eo p e r a t i o nc h a r a c t e r i s t i cb e t w e e n a r e a s ，t os t u d yt h e d i s t r i b u t i o no fr e g i o n a lt r a f f i c f o u r t h ，c a l c u l a t e j o u r n e y t i m eo nr o u t es p r e a da r e ab a s e do nt h er o a dn e t w o r k so fe a c h f u t u r ef e a t u r et i m e ，t h r o u g ht h ec o m p a r i s o no fd i f f e r e n tj o u r n e yt i m e a n dc o s t ，a n da d o p to p t i m u m s e e k i n gm e t h o d ，a s s i g n t h et r a f f i cb e t w e e n a r e a st or e a s o n a b l er o u t e ，s o ，c o m p l e t et h ee n t i r ec o u r s eo ff o u r - s t e p s f o r e c a s tm e t h o d a tl a s t ，t o a n a l y z et h e r o a dt r a f f i c c a p a c i t y o ft h e b e i j i n g - s h a n g h a ih i g h w a y t i a n j i ns e c t i o n ，e d u c e t h en e e d e dl a n e n u m b e ro ft h ep r o j e c ta tas p e c i f i e df u t u r ed a t e ，a n dc a r r yo u tn a t i o n a l e c o n o m i c a le v a l u a t i o no ft h ep r o j e c t ，o f f e rt h ef o u n d a t i o nf o rp r o j e c t d e c i s i o n k e y w o r d s ：t r a f f i cd e m a n d f o r e c a s t ，f o u r - s t e p sf o r e c a s tm e t h o d ，t r a f f i c c a p a c i t y , e c o n o m i c a l e v a l u a t i o n 第一章鳍论 1 绪论 目前从全球范围内来看，已经发展成熟、能够提供商务服务的运输 方式，基本上公认有五种，即水运、铁路、公路、民航和管道运输，五 种运输方式各具特点和优势，各自适应不同的运输需求。由于航天技术 的发展，人类脚步已经迈出了地球，在不久的将来会有新的提供商务服 务的运输方式出现，目前可定义为星际运输和宇宙运输。能不能跟其他 五方式并列，还要看其今后发展。水运分为内陆运输、近海运输和远洋 运输；目前我国内陆运输主要是由公路和铁路承担。 1 1 我国公路运输的地位和作用 我国的公路运输在五种运输方式当中，占有相当重要的地位。在客 运量方面占到了9 2 的份额，旅客周转量的半壁江山，在货运量方面是 四分之三，但在货运周转量方面只有1 3 4 。公路与铁路、水运、民航、 管道运输之间能否长期协调好，形成相互竞争又相互补充的关系，将对 我国交通运输事业以及整个国民经济的可持续性发展造成深远的影响。 改革开放以来，随着国民经济的全面复苏和快速发展，旅客和货物 的运输需求也大幅度增长，给我国交通事业发展创造了极好的发展契 机，公路、铁路、民航等运输业都得到了长足的发展。进入九十年代， 特别是“九五”期间，随着社会发展和国民经济对交通需求的持续增长、 公路、民航和铁路建设事业的突飞猛进，以及运输体制从“计划经济” 向“市场经济”转变的全面深入，我国交通运输已初步形成了以公路、 铁路运输为骨干，公路运输以短途客货运输为主、铁路运输以中长途客 货流为重点并兼顾客货流较密集的短途客货运输、民航负责对运输时间 和舒适度要求较高的中长途客流的较为合理的综合运输体系。 1 2 我国公路建设情况 我国从上世纪初开始公路建设，但解放以前发展缓慢，到t 9 4 9 年 全国能通车的公路约8 万公里，而且大部分分布在东南沿海地带1 。建 国以后到1 9 7 6 年公路里程达到8 2 3 万公里：到1 9 8 8 年公路里程达到 9 9 9 6 万公里，而且上海至嘉定高速公路和被誉为“神州第一路”的沈 北京交通大学工程硕士专业学位论文 大高速公路的简称通车，拉开了中国高速公路大发展的序幕。到2 0 0 4 年底，全国公路里程已经达到约1 8 4 万公里，其中高速公路里程达近3 万公里。高速公路已经初具规模。 根据交通部的五年规划和预测，估计在2 0 0 5 年高速公路可以增加 到将近3 5 万公里，在“十一五”结束之后，全国的高速公路总量有可能 达到5 万公里。在2 0 1 0 年后每年建成的高速公路总量会低一些。我国 目前拥有的高速公路主要是分布在1 9 9 0 年制定的干线网或者骨架网的 概念上，定义为国道骨干线。该规划包括五纵、七横、十二条通道，主 要是把首都和省会，以及城市，重要的交通枢纽和经济中心连接起来。 现在我国尽管拥有了将近3 万公里的高速公路，但从网络结构、网 络布局、密度和空间分布的程度上看，还有相当多的深层次的问题没有 很好的解决。例如，重要区域性经济地区之间，比较便捷和直接的高速 公路通道还没有建成，在相邻的省会和中心城市之间，便捷、直接的高 速公路通道尚未建成。基于对我国高速公路现实和未束发展方向存在问 题的诸多分析，交通部已经完成了新一轮的国家高速公路网络的布局规 划。规划的重点首先是把首都到各个省一级的经济中心连接起来：然后 考虑网络优化的需要。把重要的经济中心和省会之间能够建立起便捷、 直接连通的通道，叠加形成更理想的网络；另外，还要连接2 0 万人以 上的城市。集中研究高速公路与其他运输方式布局，特别是运输枢纽有 机衔接，网络规划中考虑了1 0 0 个国家级公路运输枢纽的衔接；考虑了 公路网络和铁路运输枢纽的衔接：沿海和内河主要5 0 个港1 2 1 ，都将跟 国家高速公路形成有机的整体；高速公路也将和国内6 7 个干线机场形 成快速运输的整体。 最后，全国公路将形成这样一个布局的形态：按照以北京为中心， 向外放射和大体上南北东西走向这种网格状的形式，规划由7 条首都放 射线、9 条南北纵向线和1 8 条东西横向线组成横。该网络已经建成近3 万公里，目前在建有1 6 万公里，还有4 万多需要在未来建设。估计在 2 0 2 0 年可能基本完成，在2 0 3 0 年全面按照标准完成。除了国际级的公 路网络之外，地方也在建地方干线和网络。全国干线公路网络未来完成 以后，全国人口当中，将有1 0 多亿人将获得国家高速公路网络的直接 服务，对于东部地区将有9 0 的人口，中部人1 2 18 3 的人口和西部7 0 北京交通大学工程硕士专业学位论文 的人口享受到高速公路的服务。 1 3 研究的目的和意义 按我国和各省、市、自治区的交通发展规划，对公路建设尤其是高 速公路建设在今后一段时期内将维持较高规模。未来5 年国家计划每年 投入公路基础设旄将达到3 5 0 0 亿元。总的建设规模为：未来二十多年 全国计划修建的高速公路有4 万多公里。 按照国家有关规定，公路基本建设程序划分为预可行性研究、工程 可行性研究、初步设计和施工图设计四个阶段。预可行性研究是国家行 业主管部门批复项目建议书的依据，工程可行性研究是主管部门确定建 设标准和投资规模的依据，初步设计旨在确定技术经济合理的设计方 案，施工图设计目的在于提供施工详图【2 j 。按要求，工程可行性研究应 进行充分的调查研究，通过必要的测量和地质勘察，对不同建设方案从 技术、经济、环境等方面进行综合论证，提出推荐方案，确定建设规模、 技术标准和投资估算，论证投资效益，编制研究报告1 3 j 。主要研究内容 应包括：项目影响区域社会经济和交通运输的现状及发展、交通需求量 预测、建设必要性、建设标准和规模、建设条件、工程环境影响分析、 路线方案及工程情况、方案选定、投资估算及资金筹措、经济评价和敏 感性分析、节能分析、实麓安排等。 其中，交通需求量预测是高速公路设计的基本依据，是确立路线 走向与规模以及合理安排公路交叉和沿线设旌的基础。交通需求量的 预测在高速公路设计的全过程中，始终都是一项具有重要意义的工作。 交通需求量预测准确与否，对高速公路设计的影响巨大。交通需求量预 测过大，则高速公路设计标准过高，超过实际需求，必然过早占用资金， 并造成国土资源的浪费和拆迁损失等：而预测交通需求量偏小，则高速 公路建成投入使用后会因实际交通量的迅速增加而产生交通饱和、车辆 拥挤、运行效率降低、交通事故频繁、车辆运行成本增加等后果。所以， 充分重视高速公路交通需求量尤其是远景交通需求量的预测工作，提高 预测的准确程度，可以大大减少规划设计失误造成的损失与浪费，提高 社会经济效益。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 1 4 高速公路交通需求量预测技术发展概况 高速公路交通需求量预测在公路网规划、项目预可研、可研阶段都 都是一项十分重要的工作。从全国高速公路网络规划来看，整个高速公 路规划的过程非常复杂，归纳下来是大体三个步骤，首先。对经济、交 通和未来的发展进行定性和定量的研究，在此基础上建设基本的网络。 然后进行各种优化和微调，最后形成布局方案。布局方案需要经过多次 审查和讨论，最后由国家有关部门审查、国务院批准。批准之后将作为 指导我国未来一段时期国民经济交通干线的建设。一般各省市自治区的 公路网规划也需要经过类的过程。在公路网规划的基础上，做具体项目 时，再对项目交通需求量进行深入的研究。 目前我国在公路交通网络规划技术的研究方面，在学术上可以分为 两大体系：即四阶段预测法和总量控制法。四阶段预测法是目前采用较 多的一种方法，它是以o d 调查( 起终点调查) 为基点，确定公路交通 线装o d 分布的基础上，推算未来o d 。据此将预测的o d 交通流通过 标定的模型分配到公路网上去【4 j ，最后依据路线流量的大小确定技术等 级。另一种体系是总量预测法，是从宏观总体出发，以区域内的公路交 通总需求来控制公路网建设的总规模、确定公路网的总格局。 现在国内大多数公路设计单位，针对某一条具体的高速公路，基本 部是采用四阶段预测法进行交通需求量预 9 1 l | ，进而确定项目技术等级 等。四阶段预测的基本方法起源于美国东北部道路规划的研究工作。几 十年来，四阶段预测法已经发生了很大变化，不仅在有关模型的系统化 方面有了进展，而且由于计算机的发展应用，使得更为复杂的经济、社 会等因素可以通过不同的组合对预测的某些步骤产生影响。 在实际设计过程中，对于较为复杂的计算等步骤，国内外部己经有 了比较可靠的软件进行辅助设计。对于设计者来说，主要的任务是充分 领会各设计阶段对交通预测的要求记以及文件组成内容，在充分研究项 目影响区的社会、经济、交通现状及发展趋势，在作好现状o d 调查的 基础上，采用合适的方法预测影响区主要经济指标、运输量增长水平， 借助相关软件进行交通量分布、交通流分配，得出研究项目的交通量， 计算其通过能力，确定项目规模。 4 北京交通大学工程硕士专业学位论文 1 5 研究的主要方法 本论文结合实际工程项目京沪高速公路天津段工程可行性研究 进行，通过不同的路线方案，预测各自的交通量以及对相关公路网的影 响，编制研究报告，为该工程项目的方案比选和确定公路技术条件、建 设必要性、项目经济评价、节能评价等提供必要的数据分析。文中综合 运用公路交通规划、公路项目交通量预测方法等知识，通过构造合适的 模型，进行参数标定，选用恰当的分配方法，对京沪高速公路天津段的 交通需求量进行深入分析、研究、综合预测。 本文研究高速公路交通需求量预测采用的主要方法是“四阶段预测 法”。首先进行区域社会经济现状的分析，并对未来年份社会经济发展 趋势进行研究，把握其未来发展规律，利用历史年度统计数据，建模预 测项目直接影响区和间接影响区未来主要的经济指标；其次是根据社会 经济发展的趋势和产业结构特点，预测区域间的交通需求分布，即对未 来的各项目影响区的交通发生与吸引量进行预测，然后根据未柬的发生 和吸引量预测结果，结合区域间交通出行的特点，研究区域交通量的分 布：第三充分理解项目影响区公路网规划的规划意图，科学合理地分析 区域公路的现状、发展的态势、干线公路布局规划，确定项目在公路网 中的地位、性质，把握公路交通量发展规律，以未来各特征年份的规划 路网为基础，计算出区域闽出行的每一条路径行驶所需时间，通过不同 行驶时间与费用的相互比较。采用优选法把区域间的交通流分配到合理 的路径上，从而完成“四阶段预测法”的全过程。最后分析项目有价值 的方案对公路网的影响及主要指标，为道路技术标准提供控制数据，通 过项目的经济评价，为本路段的修建可行性提供决策依据，使推荐的项 目建设方案既可适应影响区域经济的发展又能有较好的社会经济效 益。 第二章四阶段颅测法 2 四阶段预测法 2 1 四阶段预测法概述 四阶段预测法预测交通需求量，是一种根据分区资料建立起来的集 合模式，出行生成、出行分布、交通方式选择和交通流分配四个阶段是 这一方法的核心。按阶段分剐建立相应的模型加以描述和进行预测，从 本质上讲，属于交通模拟方法。四阶段法预测流程如图2 1 所示瓯 交通需求量预测的成功主要取决于基 础资料的可信度、模型与公路网的适用度、 以及研究者对公路交通规律的正确认识。而 模型的准确性、精度是出公路交通现状调查 及其调查数据的分析处理决定的，由此获 取模型的关键参数，而影响区域未来的发展 预测及其相关规划数据的可靠性决定了公 路未来交通分布状态的质量。因此，车流出 行规律、发展规划、交通政策、经济发展趋 势等因素都是交通量预测所要研究和分析 的重要组成内容，需要以区域经济发展计 划、区域总体规划、区域综合交通规划等资 料为研究的基础。“四阶段预测法”可以较好 的把握不同设计年度，出行特征的变化趋势， 同时“四阶段预测法”是一种经典的预测方法， 基础数据 + 出行生成 出行分布 l t 交通方式选择 交通流分配 0 评价、调整 图2 1 四阶段预测法流程 有较强的理论基础和实践积累，在区域交通规划和国外高速公路项目的 设计中已经被广泛应用，高速公路项目适合采用“四阶段预测法”预测 技术进行。 2 2 出行生成 所谓出行生成，就是从土地利用到出行过程中的一种过渡产物。如 用地建造住宅或商场等，就会有出行生成，接着也会有出行的丌始。出 行生成包括出行发生与出行吸引【6 1 。因为两者的影响因素不同，前者以 北京交通大学工程硕士专业学位论文 住户的社会经济特性为主，后者以土地利用的形态为主，故须将出行发 生和出行吸引分别进行预测。以求其精确，也利于下阶段出行分布的工 作。同时当住户的社会经济特性和土地利用形态发生变更时，也可用来 预测交通需求的变化。可以建立出行发生和出行吸引的次数与有关社会 经济变量( 如居住人口、收入及车辆拥有量等) 和土地利用形态变量的 关系，构成出行生成模型。目前有两种常用的处理方法，即回归分析法 和类别分析法。 回归分析是一种统计学方法，它研究一个因变量与一个( 或几个) 自 变量的关系。常用的预测模型大多数是线性回归模型f 7 i 。回归分析模型 预测得出的未来出行量，在近期比较可靠，随着期限的后移，可靠性会 越来越差。未来自变量预测有一定困难。而未来因变量数据的准确与否 和未来自变量的估计有关。由于设计者难以预料未来的变动情况，而使 预测准确性蒙上一层潜在误差，这是交通规划预测中的一大难题。 类别分析突出家庭作为基本单元，起到制约作用，用将来生成率求 得将来出行量，它能够处理出行生成与土地利用变量之闯的非线性关 系。类别分析法首先在美国p u g e ts o u n d 区域交通调查中提出，是一个 居住土地利用的出行生成模型。西方国家经验证明：有三个土地利用变 量即小汽车拥有量、家庭大小和家庭收入影响家庭出行生成。根据这些 变量把家庭横向分类，并且出家庭访问调查资料计算每类的平均出行生 成率。然后用位于该区的各种类别的家庭数乘以相应类别的平均出行 率，总计每种家庭类别的出行量即可得到该区的出行量。这种方法多用 于城市交通规划，用于高速公路规划则需依据实际情况重新选择有关变 量。 2 3 出行分布 出行分布模型基本上可分为两种方法：增长系数法和综合法。增长 系数法随其演变过程又可分为四种类型：常增长系数法、平均增长系数 法、弗莱特( f r a t a r ) 法及底特律( d e t r o i t ) 法。综合法主要有两种类型：重 力模型法和机会模型法。 增长系数法完全是基于出行始点与终点区的增长特性，利用现状 o d ( o r i g i n a n dd e s t i n a t i o n ) 表求算将来o d 表。综合法则是将出行空间阻 t 京交通大学工程硕士专业学位论文 碍因素与地区增长特性一并考虑的模拟分析法。前者适用于小地区或区 域之间出行不太受空间阻挠因素的影响、而只受地区间产生及吸引特性 影响的出行空间分布形态；而后者则适应于地区出行空间分布形态同时 受空间阻挠因素重大影响者使用，是一种空间互动形态模拟分析的方 法。它可利用现状o d 形态选出一种模型，然后依据所预测的将来出行 生成量推算将来的o d 表。 2 4 交通方式选择 交通方式选择即交通工具分配与选择，就是指人( 或物) 的出行次数 在不同交通方式( 交通工具) 之间进行划分( 分配或选择) 。出行因目的不 同，在空间上有起点及讫点的不同分布形态，而选择使用不同的交通工 具，亦将影响其空问的分布形态。交通方式划分的影响因素较为复杂， 与研究区域的交通工具种类、交通政策、出行产生与分布的实际情况以 及交通方式本身的运营特性有关。由于影响因素复杂，真实地模拟选择 交通方式有很大困难。 交通方式划分按其在交通需求量预测模拟程序中的不同组合位置， 可分为四种类型。i 类：与出行生成模型结合在一起，即开始就按不同 的交通方式统计各自的出行生成量：i i 类：在出行生成与出行分布之间 进行交通方式划分，郎出行生成量与交通方式暂时没有关系，而在计算 出行分布之前先要完成划分工作；i i i 类：与出行分布结合在一起，即把 交通方式划分作为出行分布程序的一部分同时进行，这种程序可以从出- 行分布的结果对比不同交通方式的效果；类：在出行分布与交通流分 配之问进行交通方式划分，即在交通流分配之前要完成交通方式划分， 这在国外较普遍采用，因为它可以把行程费用、服务水平等作为变通方 式划分的评价指标。经过方式划分后，就可把出行分布量换算为交通分 布量，以便在路网上进行分配。 目前，国外在城市交通规划中的客流交通研究方面取得了比较大的 成果，而对于货流运输规划无通用模式。国内对交通方式划分的研究刚 刚起步，在公路网规划方面大多采用i 类模式，这样就不必对公路以外 的其它运输方式的出行生成量进行详细分析研究，而只注重公路出行生 成量的研究。本文也采用此种方式进行交通方式选择。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 2 5 交通流分配 交通流分配就是根据已知各分区之间的出行量，具体地确定它们所 选用的路线，所使用的道路，也就是把各分区之间的出行分布量分配到 各条具体道路上的方法。实际工作中常需要利用计算机来处理。计算机 对公路网的辨识及搜索，是通过把网络抽象为一个数学模型来进行的， 在用计算机对公路网络进行分析前，需先把公路网抽象化，即把公路网 抽象为点( 交叉口、城镇、交通枢纽) 和边( 公路路段) 的集合体。 对于交通流分配，国内外均进行过较深入的研究。数理规划方法、 图论方法及计算机技术的发展，为合理的交通流分配模型的研究及应用 奠定了坚实的基础。国际上通常把交通流分配方法分为平衡模型和非平 衡模型两大类，并以w a r d r o p 第一、第二原理为划分依据。w a r d r o p 第 一原理指出：“网络上的交通以这样一种方法分布，就是所有使用的路 线都比没有使用的路线费用小”。w a r d r o p 第二原理认为：“车辆在网络 上的分布，使得网络上所有车辆的总出行时间最小”。如果交通流分配 模型满足w a r d r o p 第一、第二原理，则该模型为平衡模型；如果分配模 型不使用。w a r d r o p 原理，而是使用了模拟方法，则为非平衡模型j 。 通过交通流分配并经过进一步的调整、验证以后，就可以得到研究 项目的预测交通量。 9 第三章京沪高速公路天津段交通需求量预铡 3 京沪高速公路天津段交通需求量的预测 3 1 研究的预期目标 其一：本项目直接影响区是天津市，本次研究中需要详细分析天漳 市社会经济发展状况，在天津市国民经济和社会发展第十个五年计划纲 要指导下，利用历史年度统计数据，建模预测天津市未来主要经济指标， 并预测其他间接影响地区的经济指标。 其二：充分理解天津市干线公路网规划的规划意图，分析天津 市公路的现状、发展的态势、干线公路布局规划，确定京沪高速公路天 津段在公路网中的地位、性质。详细分析现状天津市公路网特征，把握 公路交通量发展规律。 其三：在天津市1 9 9 9 年1 1 月机动车o d 调查的基础上，根据研究 年度公路网的构成和京沪高速公路天津段的不同方案，采用“四阶段预 测法”分析、预测京沪高速公路天津段的交通需求量，确定本段各个 方案的交通需求量。 其四：研究公路通行能力，对每个方案的道路断面( 车道数) 提出 建议。 其五：通过本项目交通需求量预测研究，使有关设计人员能够熟练 掌握所学的知识进行社会经济指标预测、四阶段预测法预测交通需求 量、掌握公路技术标准，能够熟练运用有关软件进行交通流分配以及有 关图的制作、修改等。 3 。2 主要思路和研究方案 开展公路交通量预测工作，首先要分析区域社会经济现状，并研究 其未来年份社会经济发展趋势，把握其未来发展规律；其次是根据社会 经济发展的趋势和产业结构特点，预测区域间的交通需求分布，即对未 来的各项目影响区的交通吸弓 量与发生量进行预测：然后根据未来的吸 引量和发生量预测结果，结合区域间交通出行的特点，研究区域集中与 发生量的分布( 基于公路o d ，不再进行方式选择) ；最后以未来各特征 年份的规划路网为基础。计算出区域问出行的每一条路径行驶所需时 1 0 北京交通大学_ = i ：程硕十专业学位论文 间，通过不同行驶时间与费用的相互比较，采用优选法把区域间的交通 流分配到合理的路径上，从而完成“四阶段预测法”交通需求量预测的 全过程。交通量预测工作过程如图3 1 所示。 社会经济发展规划交通运输统计指标 f(1 lff ie 历相沿 未 相变 交汽 矩 关线来 关通 通 奎 社地产经 公量 止 区业济 路。 延保 i 发 历 口 输有 经人结 展 焦 调 量量 济 口 构 规 交查 统统 指规布计计 标模同划 通资 量料 值值 tttijit 社会经济发展趋势h 交通量经济相关模型 交通量增长速度 确定规划路网交通量分布公路通行能力标准 分配模型的建立与验证h 交通流分配 h 公路工程技术标准 京沪高速公路交通量预测值 图3 i 交通需求量预测分析工作流程示意图 因为本项目预测基年o d 调查于1 9 9 9 年1 1 月进行。故文中采用的 经济指标和公路指标均以1 9 9 9 年为基年，不再进行调整。 北京交通人学工程硕士专业学位论文 3 3 研究区域现状及未来发展情况 3 3 研究区域概况 京沪高速公路天津段南北贯穿天津市境内西部地域，是国道主干线 京沪高速公路的重要组成部分。路线经过天津市的两区一县，即武清区、 西青区和静海县。天津是国家直辖市之一，是我国北方的经贸中心，首 都北京的海上门户，是我国北方最大的水陆交通枢纽之一，并且是亚欧 大陆桥的东部起点之一，及蒙古人民共和国的进出海通道。天津市地处 京津唐工业区和环渤海经济区中心地带，南北向长约1 8 6 公罩，东西向 宽约1 0 l 公里。市中心东距渤海5 0 公里，距北京1 2 0 公里，距唐山1 1 0 公里，与沧州、廊坊等城市相毗邻，是我国经济、技术发达地区之一， 是对外开放的窗口城市和重要的旅游城市。 天津历史悠久，元朝即为京畿要地，明初设卫筑城，公元1 8 6 0 年 被辟为通商口岸。随着口岸的开通，天津的民族资本主义有了较快的发 展，特别是纺织、面粉、火柴及化工业发展迅速，至解放前，天津市工 业生产和口岸贸易仅次于上海，成为当时中国的第二大工业城市和北方 最大的金融商贸中心。新中国成立以后，特别是改革开放以来，在市场 化和国际化的推动下，天津市的经济优势，特别是工业方面的优势，包 括地理位置的优势、雄厚产业的优势、高素质劳动力的优势、经济管理 方面的优势都得到充分的发挥，从而使天津市的经济进入了全新的发展 阶段，整体经济实力进一步增强，在全国的地位更加重要，成为中国最 具经济实力的地区之一。 在“九五”的五年中，天津市国民经济持续快速发展。全市g d p 由9 1 7 7 亿元增加到1 6 3 9 4 亿元，年均增长1 1 - 3 ，提前4 年实现翻两 番，位居全国发展较快地区行列：“九五”末，天津市服务业占全市g d p 的比重达到4 6 ，高新技术产品产值占全市工业总产值的比重达到2 3 。 农业科技进步和产业化、市场化进程明显加快，乡镇企业保持较快增长， 小城镇建设取得重要进展。天津经济的整体素质和竞争能力显著提高。 城乡人民生活不断改善，全市提前实现小康，农村率先实现脱贫。居民生 活质量进一步提高，2 0 0 0 年恩格尔系数由1 9 9 9 年的4 2 下降为4 0 1 。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 城镇居民人均可支配收入达到8 1 4 1 元，农民人均纯收入4 3 7 0 元。 3 3 2 项目影响区域社会经济状况及发展 a 社会经济现况 ( 1 ) 天津市总体社会经济概况 天津市地处华北平原东北部，海河流域下游，东临渤海，西与北京 市及河北省廊坊市接壤，南与河北省沧州市毗邻，北与河北省承德市及 北京市为界。天津作为首都北京的门户，位于环渤海经济圈的中心，面 向东北亚地区，背靠华北、东北、西北地区，腹地辽阔，是中国北方对 内对外开放两个扇面的轴心，海、陆、空交通发达，经济地理位置十分 优越。天津属暖温带半湿润大陆性季风气候。主要气候特点是四季分明： 春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季晴朗气爽，冬季寒冷干燥。 天津市是中国四个直辖市之一，全市辖1 8 个区县。包括市内6 区、 滨海3 区以及4 郊5 县区。全市土地总面积为1 1 9 1 9 7 平方公里，其中 建成区面积为3 7 4 3 平方公里，占全市的3 1 4 。1 9 9 9 年末天津市全市 常住人口为9 5 9 4 8 万人，人口密度达8 0 5 人平方公里。天津海、陆、 空交通发达，是我国北方地区重要的交通枢纽。近年来，随着社会经济 的不断发展，天津市的交通运输业也得到迅速的发展，己初步形成了以 港口为中心，海、陆、空协调发展的综合运输体系。 天津是著名的老工商业城市，近代形成了比较完整的经济体系，工 业、商贸、金融等在全国位居前列。现有工业门类达1 5 0 多个，以海洋 化工、石油化工、棉纺为主要工业，冶金、机械、仪表、电子、轻工、 电力、医药、食品等都比较发达。近几年，天津市国民经济快速健康发 展，综合经济实力显著提高。2 0 0 0 年全年实现g d p l 6 3 9 4 1 亿元，按可 比价格计算，比上年增长l o 8 ，继续高于全国平均增长水平。人均 g d p 由上年的1 5 9 7 6 元增加到1 7 9 4 0 元。增长1 0 0 。三次产业全面发 展。第一产业稳定增长，完成增加值7 3 5 0 亿元，比上年增长3 0 ，占 g d p 的比重为4 5 。第二产业发展明显加快，成为全市经济增长的主 要推动力量，完成增加值8 l l ，4 9 亿元，比上年增长1 1 5 ，高于全市 北京交通大学i ：程硕士专业学位论文 g d p 增幅0 7 个百分点，占g d p 的比重为4 9 5 ，其中工业增加值7 3 8 9 1 亿元，增长1 2 2 。第三产业进一步发展，完成增加值7 5 4 4 2 亿元，比 上年增长l o 7 ，占t 3 d p 的比重为4 6 0 。进入九十年代以来，天津市 的工农业总产值和g d p 年均增长速度均超过全国平均水平，天津己步 入全国经济发展较快地区行列，提前四年实现了比1 9 8 0 年翻两番的目 标。天津市社会经济发展数据如表3 1 所示。 表3 1 天津市社会经济主要指标表 人口国内生 其中工业农业 人均 年份( 万产总值第第二 第三 总总 g d p 产值产值 人)( 亿元)产业产业产业 ( ：t r , 人) ( 亿元)( 亿元) 1 9 8 58 0 4 81 7 5 71 3 01 1 4 24 8 53 1 9 52 0 42 1 9 8 1 9 9 08 6 6 33 1 1 02 7 + 31 7 9 51 0 4 1 6 7 9 95 1 73 6 2 1 1 9 9 l8 7 2 63 4 2 82 9 31 9 4 41 1 9 17 8 6 6 5 4 63 9 4 3 1 9 9 28 7 9 04 1 1 23 0 32 3 0 61 5 0 49 9 7 9 5 8 54 6 9 6 1 9 9 38 8 5 。95 3 6 13 5 。43 0 2 51 9 8 。21 4 0 1 86 6 36 0 7 5 1 9 9 48 9 0 67 2 5 14 6 54 0 4 12 7 4 51 7 5 4 38 8 78 1 6 4 1 9 9 58 9 4 79 1 7 76 0 85 0 l ，23 5 5 71 8 7 9 71 2 5 41 0 2 8 i 1 9 9 68 9 8 51 0 9 9 + 56 7 65 8 4 44 4 7 42 1 7 7 41 4 0 51 2 2 6 3 1 9 9 78 9 9 81 2 3 5 + 36 9 46 4 3 95 2 2 02 4 5 0 21 3 6 ，21 3 7 3 9 1 9 9 89 0 5 。l1 3 3 6 47 4 。0 6 6 0 06 0 2 ，42 5 6 2 6i 5 6 21 4 8 0 8 1 9 9 99 1 0 21 4 5 0 17 1 07 1 1 96 6 7 12 7 5 1 41 5 0 11 5 9 7 6 2 0 0 0 9 1 2 01 6 3 9 47 3 58 2 0 27 4 5 73 0 8 0 71 5 6 31 7 9 9 3 全市旅游景点布局已逐步形成以中心城市为中心，海河为风景轴 线，蓟县和滨海地区为重点，带动各区、县协调发展的格局，确定滨海 都市旅游形象。今后重点建设1 0 个旅游区，即：中心城区综合旅游区、 海滨旅游度假区、蓟县风景名胜旅游区、武清军事旅游娱乐区、西青民 俗旅游区、东丽湖旅游度假区、团泊洼旅游风景区、宝坻集市贸易旅游 区、大港永上野趣旅游区和七里海湿地保护旅游区。天津市共有六处国 家级文物保护单位：独乐寺、大沽口炮台、望海楼教堂、义和团吕祖章 坛口遗址、利顺德大饭店和南开学校旧址。国际和国内旅游业进入新的 发展时期，发展速度明显加快。2 0 0 0 年共接待国际旅游人数3 5 6 万人 1 4 北京交通大学工程硕士专业学位论文 次，比上年增长1 0 9 ：国际旅游外汇收入2 3 2 亿美元，增长1 1 2 。 全年接待国内旅游人数2 8 7 2 6 1 万人次，增长1 0 2 ；国内旅游收入 2 9 7 3 3 亿元，增长l o 5 。全市共有5 1 万人次出国旅游，旅游支出4 7 8 亿元。 虽然近几年天津市己步入全国经济发展较快地区的行列，但从全国 改革开放以来的二十几年看，天津经济发展仍然相对落后，经济整体素 质和运行质量还不够高；结构不尽合理，服务业发展不够快：部分国有 企业负担较重，机制不活，经营困难：高素质人才短缺，技术创新能力 不够强；经济体制和思想观念还不完全适应社会主义市场经济发展的要 求；在全国的经济地位有所下降。天津市g d p 占全国的比重由1 9 7 9 年 的2 3 0 下降到1 9 9 2 年的最低点i 5 4 ，到2 0 0 0 年回升到1 8 3 。 ( 2 ) 武清区社会经济概况 武清区位于天津市西北部，海河水系中下游，东西宽4 l ，7 8 公里， 南北长6 5 2 2 公里。全区土地面积1 5 7 4 平方公里，占天津市总面积的 1 3 2 ，现有乡镇3 4 个，1 9 9 9 年末人口为7 9 6 2 万人，人口密度5 0 6 人 平方公里。 武清区地处京津塘高速公路的中段，地势开阔，交通方便。城区先 后建设了高新技术产业园、杨村小世界、逸仙