第三章 交通规划理论方法

1、第三章第三章 交通规划理论方法交通规划理论方法第三章第三章 交通规划理论方法交通规划理论方法v交通需求预测v交通需求预测是利用资料调查与分析的成果建立各种预测模型，并运用这些模型预测规划区域未来交通需求状况，其目的是为交通系统的规划、评价提供依据。一、交通需求预测的内容及步骤一、交通需求预测的内容及步骤v（一）城市交通预测的内容：1、城市客运交通预测v包括：城市居民出行预测、城市流动人口出行预测、城市对外及过境客运交通预测等三部分。2、城市货运交通预测v包括城市市内货运交通预测和城市对外及过境货运交通预测两部分。一、交通需求预测的内容及步骤一、交通需求预测的内容及步骤v（二）城市交通预测的步骤

2、1、居民出行预测居民出行生成预测、分布预测、方式预测。2、流动人口出行预测流动人口出行生成预测、分布预测、方式预测。3、对外及过境客运交通预测对外及过境客运生成预测、分布预测、方式预测。4、城市市内货运预测城市市内货运交通生成预测、分布预测。5、对外及过境货运交通预测对外及过境货运交通生成预测、分布预测、方式预测6、交通分配预测v出行生成、出行分布、方式划分、交通分配四步骤的交通预测四阶段模型。v交通方式预测也可在交通分布预测之前进行。v除了“四阶段模式”之外，还有将四个步骤中的某几个步骤合并成一个步骤进行的交通组合预测。v四阶段模型出行生成(Trip Generation)v通过对城市社会经

3、济分析，预测各交通区的出行发生量及吸引量，即O-D矩阵中的行和及列和出行分布(Trip Distribution)v将各交通小区的出行发生量及吸引量转换成各交通区之间O-D量，形成O-D矩阵方式划分(Modal Split)v确定出行量中各交通方式所占比例交通分配(Traffic Assignment)v把各出行方式的O-D矩阵分配到具体的交通网络上，产生道路交通量或公交线路乘客量二、交通需求预测模型综述二、交通需求预测模型综述v交通预测的基本思路根据分析，建立交通与土地利用之间的基本关系，结合土地利用资料，进而进行交通预测。v交通与土地利用之间的关系模型是一个综合性的系统模型，它包括三个总变

4、量即土地利用（居住人数、工作岗位数、汽车拥有量、货物流通量等）交通（出行量、交通量）交通特征（行程、时间、费用等）v交通需求预测模型主要有：集合模型、非集合模型、动力学模型。“四阶段四阶段”预测方法预测方法v出行生成预测就是在对城市社会经济资料（人口、土地利用性质）分析的基础上，预测各交通区的出行发生量和出行吸引量。v出行分布预测就是在已知各交通小区的出行发生量和出行吸引量的基础上，具体弄清楚这些吸引量是哪里来的，产生量又都到哪里去了。v方式划分预测就是确定在所有的出行中，各交通方式（如公交车、出租车、自行车、摩托车、步行等）所占的比例。v交通分配预测即把各出行方式的OD矩阵分配到具体的交通网

5、络上，产生道路交通量或公交线路乘客量。1jn1t11t1jt1ng1iti1tijtingintn1tnjtnngna1ajan1jnPi/pi1T11T1jT1nG1E1iTi1TijTinGiEinTn1TnjTnnGnEnA1AjAnAj/ajF1FjFn出行的影响因素1.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。A：将来人口a：将来家庭平均人口数T/人规模(人/家)自由：T=f(Aa)三、出行生成预测三、出行生成预测2.年龄,性别 男性2650岁出行多， 女性1650岁出行多。1.12

6、1.871.751.661.942.072.041.951.781.721.601.371.090.700.000.501.001.502.002.5061 0162 0263 0364 0465 0566 0667 0年龄段平均出行次数(男)1.091.841.781.621.711.901.881.731.390.930.650.520.400.160.000.501.001.502.0061 0162 0263 0364 0465 0566 0667 0女性不同年龄的平均出行次数年龄段3.汽车保有率汽车保有率高，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。

7、4.自由时间自由时间=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+b t：自由时间；a，b：系数和常数。5.职业、职务司机、推销、市场开拓人员出行多，教师出行少。6.外出率因工种、年龄的不同而异。7.企业环境企业大，外出率高。8.收入收入高，出行机会多。9.其他 天气、周日、季节等。三、出行生成预测三、出行生成预测出行生成预测方法综述v出行生成预测方法包括：生成率法、类别生成率法、回归分析法等多种。1、生成率法v基本思想：从OD调查中，可得出单位用地面积（单位人口或单位经济指标等）交通产生、吸引量，如假定其是稳定的，则根据规划期限各交通区

8、的用地面积（人口量或经济指标等），便可进行交通生成预测。三、出行生成预测三、出行生成预测v2、类别生成率法 生成率法只能考虑单一因素，如人口或用地面积等对交通生成的影响，如有多个因素影响交通，则生成率法会有较大的误差，因此，生成率法只可用于较为粗略的交通生成预测。 类别生成率法是考虑对交通产生或吸引影响较大的某些因素，如人口、职业结构、用地面积、不同性质用地的结构等，由这些因素组合成有不同生成率的类别，根据现状调查资料、统计不同类别单位指标的交通产生、吸引量，进而进行交通生成预测。三、出行生成预测三、出行生成预测v3、回归分析法根据调查资料，建立交通产生或吸引与其主要影响因素之间的回归方程，利

9、用所建立的回归方程，通过对主要影响因素的预测，进而预测交通产生量或吸引量。v如国外某城市根据调查资料分析，得出居民出行产生量预测回归方程为：v其中X为私人小汽车拥有量。XY48. 29 .89三、出行生成预测三、出行生成预测v4、类别回归分析法回归分析法所考虑的因素只能是连续变量，对于某些非定量指标，如职业、土地利用性质等则无法考虑。类别回归分析法是考虑非定量影响因素组成不同的类别，对各种类别分别建立交通生成与定量影响因素之间的回归方程。如建立不同职业的居民出行产生量与私人小汽车拥有量的回归方程，再利用这些回归方程进行交通生成预测。三、出行生成预测三、出行生成预测回回 归归 分分 析析 法法

10、-1Q=a0+a1X1+a2X2+a3X3+. . .Q-预测的运输量预测的运输量a0 a1 a2 a3. - 回归系数回归系数X1 X2 X3. - 回归因子回归因子 人口人口. 国民生产总值国民生产总值 .三、出行生成预测三、出行生成预测v回回 归归 分分 析析 法法 2v历史资料历史资料序 号 运量Q (万吨) 人口X1 (万) 车辆数X2 (万) 人均收入X3(千元) 产值X4(亿元) 1 90 100 1.2 10 3.2 2 95 104 1.4 11 4.0 3 100 105 1.6 14 4.2 4 106 106 1.6 16 5.0 5 111 109 1.8 18 5.

11、9 6 120 120 1.9 26 7.0 7 128 124 2.4 27 7.1 8 148 126 2.9 40 9.2 三、出行生成预测三、出行生成预测v回 归 分 析 法 -3432162. 369. 0386. 6184. 05 .45xxxxQ预测年 X1 X2 X3 X4 预测运量 2000 年 160 3 50 18 194 2010 年 180 5 67 31 269 2020 年 200 9 86 52 387 预测值预测值三、出行生成预测三、出行生成预测v5、时间序列法时间序列法是用现在和过去的交通生成资料，对交通生成与时间的关系进行回归，并用此回归方程预测未来交通生

12、成。包括nntatataaY2210tbaY三、出行生成预测三、出行生成预测v时间序列法Qab tcd()Q QtT1T2历史资料历史资料预测期要求要求: :TT12三、出行生成预测三、出行生成预测v6、弹性系数法v通过研究确定交通的增长率与国民经济发展的增长率之间的比例关系弹性系数，根据国民经济的未来增长状况，预测交通的增长率，进而预测未来交通。弹性系数： E = i1/i2 i1 - 交通运输量增长率 i2 - 国民生产总值增长率 预预 测测 方方 法法 对对 比比v微观预测法微观预测法回归分析法回归分析法v宏观预测法宏观预测法时间序列法时间序列法弹性系数法弹性系数法 时间序列法时间序列法

13、外表（趋势）分析外表（趋势）分析简单简单 精度低精度低回归分析法回归分析法内在（本质）分析内在（本质）分析复杂复杂 精度高精度高弹性系数法弹性系数法内在（本质）分析内在（本质）分析简单简单 经验性经验性 精度一般精度一般v一、 城市居民出行预测1、居民出行产生预测v首先应对影响居民出行产生的主要因素作出分析，主要因素包括：社会发展水平、职业、工作（学习）时间制度等。可分别就（1）上班（学）出行产生预测和 (2) 生活、文娱、公务出行产生预测v上班（学）出行产生预测可采用生成率法；生活、文娱、公务出行产生预测可采用回归分析法。v城市居民出行预测2、居民出行吸引预测v根据分析，影响居民出行吸引的因

14、素包括用地情况、交通区所处区位，以及建筑情况、传统地位等特性，预测步骤与方法为：v(1) 建立出行吸引与土地利用的基本关系v利用居民出行调查统计所得各交通区对各目的出行的吸引，以及现状各交通区的用地情况，通过逐步回归分析，建立各种出行目的出行吸引与土地利用的基本关系。v如以合肥市居民各种出行目的出行吸引与土地利用的基本关系为：v（2）确定区位系数 各目的不同区位的出行吸引区位系数432156657. 33895.974385.8425.550XXXXY上班21915.1633519.49XXY上学3217958.91129.3550708.25XXXY生活3212826.21753115. 0

15、3291.65XXXY公务 目 的 区 位 上 班 上 学 生 活 公 务 其 它 中 心 区 1.7625 1.33953 1.10754 2.27067 2.25613 中 间 区 1.51605 0.821384 2.21947 4.03083 1.21567 外 围 区 0.70557 1.92037 1.43813 1.50905 1.16258 v(3) 确定交通区特性系数交通区特性系数可通过比较交通区实际出行吸引与考虑用地面积和区位等一般因素的一般出行吸引，综合考虑交通区建筑情况、传统地位、交通区用地的具体状况等确定。v(4) 交通区居民出行吸引预测iiiiiiiiiiGkkYk

16、kYA特位特位【例1】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。O D123合计人口(万128.011.0/15.0251.020.0/36.0326.010.0/14.0 合计28.050.027.0105.041.0/65.0（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*

17、2.561=166.5(万出行数/日)O D123合计人口(万128.011.0/15.0251.020.0/36.0326.010.0/14.0 合计28.050.027.0105.041.0/65.0二、城市流动人口出行生成预测v流动人口按目的可分为：劳务、出差、旅游、探亲、过路等，按逗留的时间可分为：长住、暂住、当日进出等。v1、出行产生预测可采用生成率法；v2、出行吸引预测可同居民出行吸引类同的方法。三、城市市内货运交通生成预测v通常先对城市总的货运情况进行预测，再分配到各交通区。(1)货运总量预测可采用回归分析等方法，影响因素通常包括：工农业产值、产业结构v建立货运生成与各产业产值的

18、回归模型，即可对某城市货运总量进行预测。(2)交通区货运量分配预测v影响因素为交通区的地理位置、用地性质、用地面积等。v预测时可结合现状货运交通源的调查，统计分析现状不同地理位置、用地性质类别的交通区单位用地面积的货运产生、吸引相对权值，并以此为基础，考虑交通区的地理位置、用地性质等，将规划交通区与现状交通区进行类比分析，确定规划各交通区单位用地面积的货运产生、吸引相对权，或利用可比城市的相关资料类比确定相对权。gjjjgjjgjgTAMAMV四、城市对外及过境客（货）运交通量生成预测与市内货运交通生成预测类同方法，可先根据城市发展状况预测其总量的增长情况，再考虑用地等状况将总量分配到各交通区

19、。五、区域交通生成预测通常采用回归分析法、时间序列法和弹性系数法等。v（1）各小区资料全对各小区分别建模进行产生、吸引预测；v（2）当只能对某一区域的交通生成进行分析预测可先对区域总量进行预测，再根据各区的经济水平、人口、地理等分配至各小区。四、交通分布预测四、交通分布预测v增长系数法v包括均衡增长率法、平均增长率法、底特律法、弗雷特法等。v其基本假定是交通分布的模式现在和将来变化不大，因此简单、方便，但当土地利用、交通源布局等有较大变化、预测区域交通设施状况有较大变化时，误差较大。1jn1t11t1jt1ng1iti1tijtingintn1tnjtnngna1ajan1jnPi/pi1T1

20、1T1jT1nG1E1iTi1TijTinGiEinTn1TnjTnnGnEnA1AjAnAj/ajF1FjFnv1、均衡增长率法v把全规划区现状交通生成总量和未来交通生成总量之间的增长率直接用于反映各交通区之间的交通分布增长状况。iiiiijijgGtTv2、平均增长率法v通常计算出的Tij不会满足约束条件，需反复迭代计算。约束条件为：v迭代时，更新v代入上式重新计算，直至两参数收敛到1为止。jjiiijjiijijaAgGttT2121ijijjiijGTAT,iijjjjjjijiiiiTAAATGGG,v3、底特率法v设F为全规划区交通生成总量的增长率，计算公式为：v该方法也需用和平均

21、增长率法相似的方法进行收敛计算。其中：FtTjiijijiijjjjjjijiiiiTAAATGGG,ijijiiiiiijiijjjjjjjTGGGFTAAAF或交通方式的选择主要对于客流而言。五、交通方式划分预测 出行特征：出行效用等 。 交通出行者及其家庭特征：职业、性别。 城市和地区特征：城市规模、密度等 。 时段特征：时变性。 交通方式特征 。1、建立预测模型应考虑的因素 v交通方式的分类分析根据各类交通方式的特点，交通方式可分为自由类交通方式、条件类交通方式以及竞争类交通方式三种情况。自由类交通方式v主要是指步行交通v影响因素：出行目的，出行距离、气候条件条件类交通方式v主要是指单

22、位小汽车、单位大客车、摩托车、私人小汽车等交通方式v影响因素：有关政策、社会经济的发展水平、车辆拥有量、出行目的、出行距离v交通方式的分类分析竞争类交通方式v这类交通方式包括自行车、公交车、出租车、卡车等，人们对他们的选择是通过比较它们的便利程度来确定的。v影响因素：交通政策、地理环境、交通时间、交通费用、舒适程度、生活水平、服务水平。我国典型南方城市交通方式结构变化我国典型南方城市交通方式结构变化 我国城市交通方式结构处于转型我国城市交通方式结构处于转型期，城市交通机动车化趋势明显。期，城市交通机动车化趋势明显。加强人行交通系统的规划与建设加强自行车交通系统的规划与建设 我国城市交通方式结构

23、处于转型我国城市交通方式结构处于转型期，城市交通机动车化趋势明显。期，城市交通机动车化趋势明显。合理引导自行车出行向公共交通出行转移六、交通分配预测n 交通方式，即出行者所采取的交通形式，如公共交通系统、小汽车、自行车等；n 行程时间，即在某起点之间采用某一交通方式所需时间。它直接影响着出行分布、交通方式的选择和交通分配；n 路段上的速度与流量之间的变化关系；n 分配采用的目标。（1）交通分配的概念 （2）交通分配需考虑到以下几个因素 将前面预测的各分区之间不同交通方式的交通量分配到具体的道路网上去。 Wardrop第一原理：网络上的交通以这样一种方式分布，就是所有使用的路线都比没有使用的路线

24、费用小。 Wardrop第二原理：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。 满足Wardrop第一、第二原理，则该模型为平衡模型，且满足Wardrop第一原理称为用户优化平衡模型：满足 Wardrop第二原理称为系统优化平衡模型。 分配模型没有使用Wardrop原理，则成为非平衡模型。六、交通分配预测（3）交通分配原理 过程：从计算费用最少出发，通常以各区矩心之间的行程时间为基准。从某一区的矩心出发以最短路径(最少费用、时间)到达其他各区的矩心的一组路线称为最短通路，当所有的起始点交通量在道路网图上都通过最短通路，即完成了全有全无分配。 寻找网络最短路径的方法：线性规划法，距离

25、矩阵法，动态规划法等。 优点；计算简便。 缺点：出行量分布不均匀，全部集中在最短路上。六、交通分配预测（4）分配方法全有全无分配法 最短路交通分配 AB100100100出行量出行量 T(A-B)=100辆辆全有全无分配法 DO1234105003507502275010504753650187009504125035020500 过程：分解OD表；计算最短路；分配第一个OD表流量；计算分配了流量的最短路；分配第二个OD表流量 优点：容量限制分配是一种动态的交通分配方法，它考虑了路权与交通负荷之间的关系，即考虑了交叉口、路段的通行能力限制，比较符合实际情况。 缺点：计算复杂。六、交通分配预测（4）分配方法容量限制分配法道路网络交通分配容量限制分配容量限制分配n考虑了路权与交通负荷之间的关系，即考虑了考虑了路权与交通负荷之间