运输需求分析与预测.ppt

运输需求分析与预测 运输需求分析与预测 是运输枢纽规划布局的一项重要内容 在进行运输量预测的同时 还应当结合运输结构预测和运输供给能力的预测 宏观上 是规划运输系统投资的基础 微观上 是决定交通运输项目投资的基础 第一节社会经济发展预测 社会经济发展预测是在国家与地方政府制订的宏观或微观经济政策的指导下 以经济发展的历史与现状为出发点 以调查研究数据和统计资料为依据 以科学的定性分析判断和严谨的定量计算为手段 对预测对象有关的经济活动的发展演变规律进行揭示 从而对预测对象的未来经济发展演变程度预先作出科学的推测 交通运输系统是社会经济大系统的子系统 交通运输需求的派生性 与交通运输关系比较密切的主要经济指标 国内生产总值及其构成 国民生产总值 国民收入 社会总产值 工农业总产值及人均指标 与交通运输关系密切的主要社会指标 人口发展水平 人口总量 构成及流动性 和土地利用状况 影响运输需求的社会经济因素分析影响旅客运输需求的因素社会经济发展水平国民消费水平人口数量及城市化程度旅行费用 即运输服务价格运输供给的数量与质量政策因素其他运输方式的竞争 影响货运需求的因素经济发展水平国民经济产业结构和产品结构运输线网的数量和质量运价水平的变动国家经济政策和经济体制的变化资源分布状况 社会经济发展预测的主要内容人口土地面积社会总产值 工农业总产值 国民收入 国内生产总值 工农业生产总值人均国民收入 人均国内生产总值 职工人均收入 农民人均纯收入财政支出与收入固定资产投资额工农业主要产品产量矿产资源储量 社会经济发展预测方法及常用模型按社会经济发展预测方法的性质类型定性社会经济发展预测 判断预测法 专家评估法 市场调查法 类推法 定量社会经济发展预测 时间序列分析法 回归分析法 灰色理论等 按预测时间长短分类长期社会经济发展预测 15年以上中期社会经济发展预测 5 15年短期社会经济发展预测 5年以下按预测的时态不同分类 是否包含时间变动因素 静态社会发展预测动态社会发展预测 常用社会经济预测方法介绍德尔菲 Delphi 法 预测课题的选择 准备阶段 选择专家 准备背景材料 设计咨询表 咨询阶段 资料咨询表发给专家 专家寄回 预测小组统计整理 整理结果及补充发回专家评论修正 反馈后继续修正 二轮汇总结果发回专家 提出最后预测结果及理由 数据处理阶段 主观概率法 指在一定条件下 预测者对经验结果作出主观判断的度量 即可能性的大小 也是个人信念的度量 向预测人员突出明确的预测目标并提供尽可能相近的有关信息资料 由预测人员根据自己所掌握的理论 实践经验分别提出各自的预测意见 计算期望预测值 预测组织者对各预测人员的期望值进行加权平均 时间序列分析预测法 一种广泛应用的数量分析方法 主要用于描述和探索社会经济现象随时间发展变化的数量规律性回归分析法 从各种经济社会现象之间的相互关系出发 通过对与预测现象有联系的现象变动趋势分析 预测未来数量状况的一种预测方法 第二节综合运输需求预测 现代交通规划理论中的交通需求预测习惯上分为四个阶段进行 交通发生与吸引预测 交通分布预测 交通方式划分预测 交通分配预测 运输需求与运输量的关系运输需求是指社会经济生活在人与货物空间位移方面所提出的有支付能力的需要运输量是指在一定的运输供给条件下所能实现的人与货物的空间位移量综合运输需求预测的理论框架 综合运输需求预测的基本原则系统分析原则政策协调原则定性与定量相结合的原则弹性原则历史与未来发展相结合的原则 第三节综合运输需求总量预测方法 综合运输需求量是指在一定时期 一定社会经济结构下进行社会经济活动所产生的交通运输的数量 定性预测方法经验判断法经理人员判断法专家意见法运输市场调查法 定量预测方法时间序列法移动平均法指数平滑法自回归分析法 基于影响因素的预测方法增长率法乘车系数法产值系数法弹性系数法回归预测法灰色预测GM 1 1 模型 利用运输网络规划理论的运输量预测方法四阶段法是以1962年美国芝加哥市发表的 ChicagoAreaTransportationStudy 为标志 交通规划理论和方法得以诞生 1962年美国制订的联邦公路法规定凡5万人口以上城市 必须制订以城市综合交通调查为基础的都市圈交通规划 方可得到联邦政府的公路建设财政补贴 该项法律直接促成交通规划理论和方法的形成和发展 开始 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 20世纪60年代后期 日本广岛都市圈的交通规划首次提出了对不同交通方式进行划分这一新的预测内容 此后 交通规划变成了交通发生 交通分布 交通方式划分和交通分配四个步骤 这就是交通规划的四阶段法 也叫四步法 理论 后来人们将交通方式划分与其他三个步骤做了不同形式的结合 相应的得出各类预测方法 这些都归入四阶段法 出行的产生与吸引 TripGeneration TripOrigin Destination 交通小区的划分同质性 分区内土地使用 经济 社会等特性尽量使其一致尽量以铁路 河川等天然屏障作为分区界限尽量不打破行政区的划分 以便能利用行政区现成的统计资料考虑路网的构成 区内质心 形心 可取为路网中的节点 分区数量适当 中等城市不超过50个 大城市最多不超过100 150个 数量太多将加重规划的工作量 数量太少又会降低调查和分析的精度分区中人口适当 约1 2万人 靠市中心分区面积小些 靠市郊的面积大些考虑到干道是汇集交通的渠道 因此一般不以干道作为分区界线 道路两侧同在一个交通区也便于资料整理对于已作过OD调查的城市 最好维持原已划分的小区小区内的出行次数不超过全区域内出行总数的10 15 发生 吸引交通量与生成交通量的关系 出行的影响因素家庭构成与大小 走亲访友 购物等私人出行多 以家庭为单位的工作 业务等出行几乎没有 随着家庭规模的增大 人均出行数减少 例如 购物可由一人代替年龄 性别 男性26 50岁出行多 女性16 50岁出行多汽车保有率高 人均出行数增加 原因 1 出行需求高的人买车 2 有车后容易诱发出行 自由时间 24 生活必需时间 睡眠 饮食 约束时间 工作 学习 自由时间多 出行机会大自由出行量 T at bt 自由时间 a b 系数和常数 职业 职务 司机 推销 市场开拓人员出行多 教师出行少外出率 因工种 年龄的不同而异企业环境 企业大 外出率高收入 收入高 出行机会多其他 天气 周日 季节等 年龄段 平均出行次数 男 女性不同年龄的平均出行次数 年龄段 出行生成量的预测生成交通量 T TripProduction平均生成交通量法 现状条件下 人均每天的出行次数法 又称交叉分类 CrossClassification 或类型分析法 CategoryAnalysisMethod 发生与吸引交通量的预测发生与吸引原单位法其中 i j 小区 x 属性变量 土地利用类别 面积 常住人口 白天人口 工作人口等 b 某出行目的的平均发生量 出行数 日人 c 某出行目的的平均吸引量 出行数 日人 其他方法 多元回归分析模型 增长率法 例 在某对象区域常住人口平均出行率不变的情况下 求其将来的出行生成量与吸引量 单位 万出行数 日 出行生成量 Tp 28 0 51 0 26 0 28 0 50 0 27 0 105 0 现状常住人口 N 11 0 20 0 10 0 41 0 将来常住人口 15 0 36 0 14 0 65 0 现状平均出行率T N 105 0 41 0 2 561 出行数 日 人 将来的生成交通量 Tn M T N 65 0 2 561 166 5 万出行数 日 165 975 166 375 调整方法 总量控制 ControlTotal 因为 T 166 5万次 日 所以 交通的分布 TripDistribution 在交通生成预测阶段 主要是预测各交通小区的发生量和吸引交通量 而在交通分布阶段 则要预测这些吸引 发生交通量从哪里来 到哪里去 即推求出各小区间的交通分布量 发生交通量 吸引交通量 生成交通量 现在OD表 目标OD表 增长系数法 GrowthFactorMethod PresentPatternMethod 假设在给定的条件下 预测 增长系数算法第1步令计算次数m 0 第2步给出现在OD表中 及将来OD表中的 第3步求出各小区的发生与吸引交通量的增长系数 第4步求第m 1次近似值 根据的种类不同 可以分为同一增长率法 UniqueGrowthFactorMethod 平均增长率法 AverageGrowthFactorMethod 底特律法 DetroitMethod 弗拉塔法 FratorMethod 第5步收敛判定 若满足上述条件 结束计算 反之 令m m 1 返回到第2步 平均增长率法 ij小区的分布交通量的增长率使用i区出行发生量的增长率和j区出行吸引量增长率的平均值 同一增长率法 ij小区的分布交通量的增长率都使用生成交通量的增长率 即 底特律法 Detroit ij区间分布交通量的增长率与i区出行发生量和j区出行吸引量增长率之积成正比 与出行生成量的增长率成反比 即 弗拉塔法 Frator ij区间分布交通量的增长率使用出行发生量误差修正量和出行吸引量误差修正量的组合平均值 重力模型法 GravityMethod 模拟物理学中的牛顿的万有引力定律两物体间的引力与两物体的质量之积成正比 与它们之间距离的平方成反比 5 3 1 1955Casey 其中 Oi Dj 小区i j的发生与吸引交通量 R 小区i j间的距离或一般费用 k 系数 模型式分子 产生分布交通量的能力 通常称为潜能系数 一般在0 5 1 0间取值 模型式分母 阻抗 为阻抗系数 表示道路建设水平指标 在现状OD表已知的条件下 Oi Dj Rij和tij已知 k 可以用最小二乘法求得 对 5 3 1 式取对数 已知 未知 已知 对一般情况 k 都为未知数 用最小二乘法求得 即 S t 阻抗系数 S t 交通阻力曲线的几种形式 指数函数 1 幂函数 2 组合函数 3 n 参数 单约束型B P R 模型 出行调整系数 重力模型的特点 直观上容易理解 能考虑路网的变化 特定区的现有OD交通量为零时 也能预测 没有人的出行行为 内内交通量无法求出 操作方便 计算方法 以幂指数交通阻抗为例 第1步令m 0 m为计算次数 第2步给出n 第3步令 第4步求出 第5步收敛判定 若下式满足 则结束计算 反之 令m 1 m 返回第4步重复计算 介入机会模型 InterveningOpportunityMethod Schncider1959基本思路 从某区发生的交通与到达机会数成正比地按距离从近到远的顺序到达目的地 购物出行到达机会数可视为商店数或商店面积等 最大熵模型 EntropyModel 情况1情况2情况3情况4情况5OD交通量状态 约束条件 式中 的出行费用 C 出行总费用 问题归纳为 计算步骤 Wilson模型 第 步给出 值 第 步求出 j和 i 第3步如果 j和 i非收敛 则返回第2步 反之 执行第4步 第4步将 j i和 代入式 5 5 7 求出 这时 如果总费用条件式 5 5 4 满足 则结束计算 反之 更新 值 返回第 步 特点 能表现出行者的微观行动 总交通费用是出行行为选择的结果 事先给定脱离现实情况 各微观状态的概率相等 即各目的地的选择概率相等的假设没有考虑距离和行驶时间等因素 交通方式划分模型 ModalSplitModel 概述交通方式 1 城际间 铁路 公路 航空 水运 管道 2 城市范围 轨道 地铁 轻轨 独轨等 水运 道路 行人 非机动车 摩托车 出租 公共电汽车 客车 货车 各种交通方式的特性比较 影响交通方式划分的因素出行特性 交通服务水平 个人属性 家庭属性和地区特性等 一 出行特性a 出行目的上班 上学出行 汽车利用率低 公共交通利用率高 业务出行 因需要在多客户处停留 装卸货物等 所以汽车利用率高 公共交通利用率低 自由出行 汽车 出租 利用率高 b 出行距离步行1000km 高附加值货物水运 内河 短途 捷径 观光水运 近海 远洋 旅游 散货 低附加值货物 二 交通服务水平行驶时间 费用 等待时间 运到期限 舒适性 安全性 可靠性等 三 个人属性职业 年龄 性别 收入 驾照持有与否 汽车保有与否 业务员 推销员汽车使用率高 20 40岁汽车利用率高 其它年龄段公共汽车利用率高 男性比女性汽车利用率高 收入高汽车利用率高 四 家庭属性单身 夫妻 有否小孩 是否与老人同居 老人 小孩上医院机会多 汽车利用机会增多 五 地区特性人口规模 交通设施水平 地形 气候等 城市规模大 交通设施水平高 公共汽车利用率高山川 河流多 汽车 公共汽车利用率高雨天 雪天 公共交通方式利用率高停车设施舒适性和便利性 六 区内人口密度密度高 公共交通利用率高 交通方式划分模型一 交通方式选择类型1 单阶段选择 不区分固定阶层和选择阶层 2 二阶段选择 区分固定阶层和选择阶层 3 集计选择 以交通小区为单位 4 非集计选择 以个人为单位 5 二者择一 6 多项选择 二 交通方式划分模型 2 出行相互转换型 TripInterchangeModel 在出行分布阶段进行方式划分 1 划分率曲线 公共汽车与小轿车的划分率曲线 上班目的的公共汽车划分率曲线 2 划分率模型a Logit模型 二元 其中 汽车 car 公共汽车 bus b 多项Logit模型 交通量分配 TrafficFlowAssignment 交通分配是城市交通规划的一个重要环节 它按照规划的道路网络初步方案 将已经预测出的OD交通量按照一定的规则符合实际地分配到道路网中的各条道路上 求出各条道路和各交叉口的实际流量 是用以检验道路规划网络是否合理的主要依据之一 径路n 径路1 径路2 O D O D 对于交通分配 国内外均进行过较多的研究 数学规划方法 图论方法及计算机技术的发展 为合理的交通分配模型的研制及应用提供了坚实的基础 国际上通常把交通分配方法分为平衡模型与非平衡模型两大类 并以Wardrop第一 第二原理为划分依据 第一原理是假定网络上的交通以这样一种方式分布 即所有使用的路线都比没有使用的路线费用小 第二原理假定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 如果交通分配模型满足Wardrop第一 二原理 则该模型为平衡模型 并且满足第一原理的称为用户称为使用者优化平衡模型 满足第二原理的称为系统优化平衡模型 如果分配模型不使用Wardrop原理 而是采用了模拟方法 则被除数称为非平衡模型 平衡交通分配模型比较适合于宏观研究 但是这类模型求解比较困难 尽管人们提出了一些近似方法 但计算仍然很复杂 在实际工程中难以采用 非平衡模型由于具有结构简单 概念明确 计算简便等优点 在实际工程中得到了广泛的应用 效果良好 径路2 径路1 1 2 3 2 2 径路2 径路1 1 2 3 2 2 径路2 径路1 O D 交通量 时间 通行能力 用户均衡的概念 梯度法示意图 0 K T点示意图 1 5 6 4 7 2 3 2 2 2 1 1 1 1 3 3 4 4 6 8 9 节点及节点号码 路段及路段费用 1 5 6 4 7 2 3 2 2 2 1 1 1 1 3 3 4 4 6 8 9 径路3 径路1 D 径路2 1 5 4 2 3 2 1 3 4 发生吸引点 公共汽车线路 道路网络 1 3 1 1 3 1 第四节运输需求结构预测 从其结构上来讲 主要包含了两方面的分类 一是总运输需求量中客运量和货运量的结构比率 二是总运输需求量 含客运量和货运量 由综合运输系统的五种运输方式分别承担的结构比率 客货运量的结构比率发展预测旅客运量预测一般采用定性预测和定量预测相结合的方法 在定量预测法方法中可采用时间序列分析预测法 回归预测分析法等 同时增长率法 乘车系数法 弹性系数法等也是常采用的方法 道路客运量 旅客周转量在综合运输体系中所占比重已分别达到了91 5 和54 8 道路旅客运输在中国旅客运输市场中占有举足轻重的地位 由资料可以看出 在综合运输体系中公路客运量所占比例远远大于其他运输方式的客运量 且呈不断增长趋势 而铁路客运周转量所占比例明显增大 这是因为公路主要承担的是短途运输 铁路主要承担中 长途运输 货物运量预测一般采用定性和定量预测相结合的方法 也可采用综合运输量预测方法 道路货运量 货物周转量在综合运输体系中所占比重已分别达到了75 4 和13 3 道路货物运输是中国短途货运市场的主力 2001年共完成道路货运量105 6亿吨 散装或包装固体原料为主 目前 在中国道路货物运输市场中 对这类货物采用的主要运输方式仍是整车运输 因此普通货物整车运输是中国道