北京市分层次交通模型体系研究.pdf

北京市分层次交通模型体系研究 王方 缘 凯 郭继孚王根城 北京交通发展研究中心 北京1 0 0 0 5 5 摘要 交通模型主要分为宏观 中观和微观模型 三类模型的研究内容 原理 精度 不同 分别适用于不同类型的研究项目 涉及交通规划 交通战略与政策 交通管理与 控制 交通组织与优化等各个方面 本文首先对交通研究内容进行规划 设计和归 类 其次 分析并设计各类研究工作对模型的需求 最后按照以上需求特征对模型 体系进行整体设计 最终形成的北京模型体系是以研究空间区域划分以宏观 中观 微观模型为原型构建的四层次架构 即市域模型 市区模型 区域模型 局部仿真模 型 本文介绍了不同层次模型所满足的功能需求 阐述了模型特征 数据需求以及各 层次模型之间的衔接 关键词 交通研究 交通模型模型体系7 宏观模型 中观模型 微观模型 0 引言 随着北京市城市化和机动化的快速发展 交通拥堵已经成为城市居民关注的焦点之一 为建立可持续的北京市交通系统 越来越多的交通规划和研究工作需要强有力的定量分析技 术 作为量化模拟交通运行状况的城市交通模型 能够较好地满足这种需求 城市交通模型简介 城市交通模型以城市综合交通系统为研究对象 以数学形式描述交通系统运行机理及运 行效果 主要分为宏观 中观和微观模型 三类模型的研究内容 原理 精度不同 分别适用于 不同类型的研究项目 涉及交通规划 交通战略与政策 交通管理与控制 交通组织与优化等各 个方面 通过城市交通模型分析结果 支持交通规划师制定和评价各种交通方案和一些政策 同时结合交通规划 交通工程 经济学 统计学和计算机应用科学等学科 可以对城市交通的发 展预测和分析 帮助制定城市交通发展战略 提出可行性方案和各项实施措施 建立起有序 安 全 畅通 经济 环保的城市综合交通运输体系 目前城市交通模型普遍采用 四阶段模式 即交通生成 交通分布 方式划分和交通分配 上述模式经过合并 链接 反复循环递归就生成了一个综合性的系统分析模型 交通预测模 型 一般交通模型的工作流程如图1 所示 图1 交通模型工作流程 2 北京原有交通模型局限性 北京市城市交通模型搭建于2 0 世纪9 0 年代初期 在过去相当长的一段时期内对支持北 京市交通规划 建设和运营管理等起到了至关重要的作用 但随着机动化时代的到来 居民出 行机动化水平大大提高 道路交通运行状况也日益复杂 亟需更新和完善已有的模型框架 适 应新时代交通发展的需要 1 基础数据要求过高 原有北京市交通模型集宏观与微观为一体 主要研究范围集中于城八区 即要量化分析宏 观的道路设施规划 交通政策 也要指导微观的交通组织优化 交叉口完善设计等 为综合性交 通模型 通常来讲 综合交通模型包含大量参数 这必然提高模型结构及数学函数的复杂性 无疑会增强模型对交通系统运行描述的详细程度 同时也有可能提高对交通行为模拟的精确 程度 但它需要大量的基础数据支持 这在现实中却存在着无法克服的困难 北京市人口 车辆 以及经济数据统计口径过粗 调查数据存在一定的误差 数据的不全面以及时间 人力 财力的 限制等 都导致模型的精度受到一定程度的影响 2 模型更新困难 一2 5 模型建立之后 其维护更新至关重要 模型必须快速反映现实交通系统运行状况的变化 模拟交通系统中某些元素发生改变后 交通系统运行状态所发生的变化及变化的程度 北京 交通模型结构和形式复杂 所含参数众多 模型更新耗时过长 且对更新过程中模型运算结果 进行解释和分析困难重重 3 北京交通模型的功能需求 近年来 交通问题越来越突出 相应制定的各项交通战略规划以及缓解交通拥堵的措施需 要进行量化研究 从宏观层次的战略规划 道路设施规划等项目到微观层次的信号灯设置 路 口拓宽等项目均对模型产生了相应的需求 为了开发出一套能够满足各项交通工作所需要的模型系统 有必要首先明确北京市交通 模型所需满足的各项主要功能 北京市模型需满足的功能需求整理如图2 所示 图2 北京市交通模型功能需求 4 北京市交通模型分层次体系研究 4 1 分层次交通模型简介 为了克服以往综合交通模型的上述问题 增进模型的功能 提高模型的精度 北京交通发 展研究中心在北京市城市交通模型的研发过程中 提出了分层次的交通模型体系 分层次模 型体系的原理是指将综合交通模型划分出一定的层次性 不同层次的模型所需基础数据详细 程度不同 能够解决不同层面的问题 满足不同的功能需求 据此 结合北京市对城市交通模型的功能需求 将北京市交通模型按照研究空间区域的不 同划分为市域模型 市区模型 区域模型 局部仿真模型四个层次 详细列举了各层次交通模型 的需求以及功能如表1 所示 一2 6 表1 各层次交通模型性质 项目市域模型市区模型区域模型仿真模型 范围市域范围六环以内特定区域局部地区 定位四阶段模型四阶段模型 A c t i v i t y 模型分配模型分配模型 标定标定和校核标定和校核上一级参数上一级参数 小区街道办和乡镇用地性质分区街区交叉口之间 路网干道以上包括主要支路支路以上胡同以上 数据居民出行数据等居民出行数据等道路交通流量等信号数据 交通流等 更新基于0 D 调查基于0 D 调查针对项目针对项目 中心城和新城之间 新城与新中观层面 控制区 微观层面 交通流分 城之间的出行需求 交通与土 宏观方面 中心城内部各 域土地开发规模 功能方式的交通需求 市区路 区域交通组织优 析 信号优化 行人 自 地使用相互作用 战略交通规 网规划 交通政策评估等行车仿真等 划方案评价 化等 各层次模型存在不同的数据精度要求 便于数据的管理和高效的模型应用 可以针对不 同层次的问题对模型进行细化 各层次存在不同侧重点的出行参数 降低了模型结构和参数的 复杂度 参数方面 分层此模型仅对市域模型和市区模型进行标定 深层次交通问题的研究则 根据不同需求建立相应的下级分配模型 区域模型和局部仿真模型 北京市四层次交通模型 总体框架如图3 所示 图3 北京交通模型总体框架 4 2 各层次模型之间内在关系 分层次模型一个显著的特点即是上层次模型为下层次模型的开发提供基础 下层次依赖 上层次模型作为控制依据 四个层次模型间存在着极其紧密的内在联系 以此保证各层次出 行需求的一致性 1 模型作用 各层模型作用不同 为了满足某一功能要求时 用户可以有选择地使用某一层次的模型l 各功能所对应的模型层次见表2 2 7 表2各功能要求对应的模型层次 功能要求 市域模型市区模型区域模型局部仿真模型 战略规划 设施规划 市域 交通政策影响评估 确定服务水平 动态交通 区域交通影响评价 0 设施规划 区域 交通组织优化 交通仿真 行人 自行车模型 2 数据关联 分层次模型基础数据详尽程度不同 如规划基础数据和交通网络数据 建模时有必要从 最详细的数据人手 根据不同层次模型的需要对数据进行合并处理 也可以根据需要或数据的 准确程度针对某一级别模型进行单独的建模和更新 3 控制与衔接 各层次模型相互衔接 相互制约 高层次模型对其下一级模型进行总量控制 而下一级模 型通过对交通状况更加深入的分析 研究 也可将其结果反馈于上一级模型 5 北京市分层次交通模型应用 依托 北京市东部发展带综合交通规划 项目 北京交通发展研究中心采用分层次的交通 体系 已经建立起了该体系的第一层次 北京市市域交通模型 2 0 0 5 年第三次交通综合调 查以来 模型体系的第二层次 市区模型已在研发当中 第一层次市域模型定位为四阶段 模型 以北京市整个市域范围1 68 0 0 k m 2 为研究对象 包含2 2 5 个交通大区 中心城根据主要 道路网的分割情况对小区进行划分 外围新城则基本以乡镇为单位 目的主要为了研究中心 城和新城之间 新城与新城之间各交通方式的出行需求 分析交通与土地使用的相互作用 进 行战略交通规划方案的评价 模型流程如图4 所示 6结论 1 本文提出了分层次交通模型体系 根据北京市交通模型功能需求 设计了以研究空间 区域划分的宏观 中观 微观模型为原型构建的四层次架构 2 通过实际设计 应用分层此模型体系 比较成功地解决了模型需求过细与基础数据过 粗之间的矛盾 建立了市域模型 在保证本层次模型精度的同时 降低了模型对基础数据精度 的要求 提高了工作效率 3 分层次模型各层次模型具有不同的功能 可以针对具体项目采用不同层次的模型 从 而有利于模型的更新维护 也有利于模拟城市交通运行状况 一2 8 图4 北京市市域交通模型 参考文献 郑猛 北京市宏观交通模型 T R I P S 模型