四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测

1、交通规划理论与方法（4） “四阶段”交通需求预测模型西南交通大学交通运输学院杨 飞 （博士、讲师）交通工程本科课程交通运输学院四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第1页“四阶段”交通需求预测模型出行生成（Trip Production）出行分布（Trip Distribution）方式划分（Mode Split）交通分配（Traffic Assignment）四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第2页“四阶段”模型发展背景从20世纪50年代，欧美发达国家为了满足大规模城市道路交通规划及其建设需要，开始研究城市交通需求预测技术20世纪70年代初形成了含有代表性“四阶段”城市交通规划需求预

2、测技术“四步骤”方法在当初欧美一些城市交通规划实践中发挥了主要作用，比如底特律、芝加哥交通规划四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第3页“四阶段”模型内容描述（1）出行生成（Trip Production） 依据交通小区经济、人口、就业岗位等属性特征，将社会活动引发交通需求量化为交通小区交通出行生成量，包含出行产生和出行吸引两部分，分别进行远期预测出行生成出行分布方式划分交通分配四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第4页“四阶段”模型内容描述（2）出行分布（Trip Distribution） 对每个交通小区，它所产生这些出行量终究到那个分区去了？它所吸引这些出行量又终究来自哪里？出行

3、分布也就是要预测未来规划年各个分区之间出行交换量出行生成出行分布方式划分交通分配四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第5页“四阶段”模型内容描述（3）方式划分（Mode Split）方式划分阶段目标在于考查未来城市活动中产生和吸引交通运输需求对各种交通方式可能利用情况，即预测各种交通方式上交通量分担率出行生成出行分布方式划分交通分配四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第6页“四阶段”模型内容描述（4）交通分配（Traffic Assignment）将各交通小区之间出行分布量分配到交通网络各条边上去过程，预测交通需求PA分布各组成部分流量详细在道路交通网络上交通流量出行生成出行分布方式划

4、分交通分配四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第7页“四阶段”模型功效说明“四阶段”模型用于进行交通需求预测，以用地和社会经济等相关数据作为输入，经过“四阶段”模型进行处理，得到未明年每个路段交通流量数据，以预测未明年路段交通流量数据为基础进行新建道路或者道路拓宽等交通设施建设依据输入：土地社会经济数据出行生成出行分布方式划分交通分配输出：未明年路段交通流量交通规划四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第8页“四阶段”模型实际利用过程描述交通小区现实状况分布预测分布交通分配四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第9页1 出行生成预测：相关基本概念出行相关基本概念（1）出行分类 按出行端

5、点属性 由家出行一个端点是家庭出行，既能够是起点，也能够是讫点； 非由家出行起、迄点都不是家庭出行按出行目标工作、上学、购物、娱乐四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第10页1 出行生成预测：相关基本概念（2）出行产生点和吸引点出行产生点：由家出行，家庭端点就是该次出行产生点；非由家出行或货物出行，那么其起点就是该次出行产生点出行吸引点：由家出行，非家庭端点是它吸引点；非由家出行或货物出行，讫点就是其吸引点 起讫点与产生吸引点区分ABC四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第11页1 出行生成预测：相关基本概念（3）区分出行产生点、吸引点与出行起讫点意义因为一个交通小区交通出行发生量主要

6、是由这个小区土地利用形态决定，而起讫点概念与用地形态没相关系比如：居住用地，其既能够是出行起点（去上班），也能够是出行讫点（下班回家）从起讫点概念出发，无法由交通小区未来用地模式预测该小区交通出行发生量四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第12页1 出行生成预测：相关基本概念（4）出行生成两种量化表示出行产生量（Trip Generation）单位时间内某一个交通小区出行产生量等于家庭端点在这个分区由家出行数，与起点在这个分区非由家出行和货物出行出行数之和出行吸引量（Trip Attraction）单位时间内某一个交通小区出行吸引量等于非家庭端点在这个分区由家出行数，与终点在这个分区非由家

7、出行数和货物出行数之和四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第13页1 出行生成预测：相关基本概念（4）出行生成两种量化表示例题：分析图中交通小区产生量、吸引量和生成量homefactoryfactoryschooloffice例1homehomefactoryschool例2四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第14页1 出行生成预测：出行产生量预测预测方法（1）类型分析法（2）回归分析法（3）增加率法较为粗糙，在相关数据极难获取情况下使用四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第15页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法（1）方法描述类型分析法是以家庭为分析单位，依据对出行起决

8、定作用一些原因将整个对象区域家庭划分成若干类型，分别预测每种类型家庭出行产生量后再加总汇合成研究区域内总出行产生量（2）假设前提在同一类型家庭中，因为主要出行原因相同，各家庭出行次数基本相等，将各类家庭单位时间内平均出行次数称作“出行率”假定各类家庭出行率一直到规划年都是不变四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第16页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法（3）家庭类型划分经分析发觉，一个家庭有三大特征对其出行产生量起主要决定作用：人口（指6岁以上者）：人口越多，出行次数越大收入：收入越多，越爱购物和消费，出行次数也越多车辆拥有量：车辆拥有量越大，出行越方便，出行可能性越大四步骤交通需

9、求预测模型概述与出行生成预测第17页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法（3）家庭类型划分案例：英国伦敦1963年交通规划家庭类型划分1）年收入（英镑）划分为6级收入级别123456收入范围2500四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第18页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法（3）家庭类型划分案例：英国伦敦1963年交通规划家庭类型划分2）家庭就业组成份为6类 无就业者：1人 无就业者：1人就业人1，无业人1 就业人1，无业人2就业人2，无业人1 就业人2，无业人2四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第19页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法（3）家庭类型划分案例

10、：英国伦敦1963年交通规划家庭类型划分3）拥有车辆数划分为3类0辆，1辆，2辆依据以上划分能够看出，伦敦1963年规划把家庭划分为663=108类四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第20页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法（4）模型式中：Pi分区i规划年单位时间出行产生量 as全市现年第s类家庭出行率 Nsi第i分区规划年第s类家庭数目 Ni第i分区规划年各类家庭总数目 si第i分区规划年第s类家庭百分比四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第21页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法（5）工作步骤1）家庭分类：将整个对象区域家庭依据其特征（人口、收入、车辆拥有量等）分

11、成若干类2）确定出行率as：从调查样本中统计出各类家庭每个单位时间出行数，可采取“分层随机抽样”法； as是不分分区，全市统一3）计算家庭数目预测值Nsi：普通是由概率分布模型计算出每一分区中不一样类型家庭百分比si；再求出分区i中家庭数预测值Ni；Nsi = Ni si四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第22页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法例题我国某城市交通规划将家庭分作333=27类，出行率as如表所示，某分区各类家庭百分比如表括号中数值si，预测该分区未来规划年份将有8000户居民，用类型分析法求该分区出行产生量预测值Pi四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第23页

12、1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法例题解：由题设知预测未来家庭总数Ni=8000，由类型分析法模型得例完四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第24页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法（6）方法总结1）利用类型分析模型关键前提是：假定未来规划年各类家庭出行率as与现在出行率相比基本不变2）该方法预测出来产生量其实没有包含非由家出行和货物出行这两部分，预测数据不全方面3）为确保模型含有一定精度，在计算各类家庭平均出行率时应该抽取足够多家庭样本4）现在在国外交通规划理论中，对于城市交通提出一个更为细致分类分析模型，即分出行目标类型分析模型四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第

13、25页1 出行生成预测：出行产生量预测类型分析法分出行目标类型分析模型其中：Pi分区i出行产生量 分区i目标为m出行产生量 第s类家庭目标为m出行率 Nsi规划年分区i中第s类家庭数目标预测值四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第26页1 出行生成预测：出行产生量预测回归分析法（1）方法描述一个交通小区出行产生量与多个原因有亲密因果关系，主要有城市经济发展水平、分区居民数、平均收入、平均车辆拥有量、其中各类职业人口数、分区距市中心距离、非住宅用地面积等，经过建立出行产生量与这些相关原因之间函数关系进行预测注：该方法还用于其它领域预测问题，有成熟软件辅助计算(Matlab)四步骤交通需求预测

14、模型概述与出行生成预测第27页1 出行生成预测：出行产生量预测回归分析法（2）模型 Pi=b0+b1X 1+b2X 2+bnX n+ 式中：Pi是某分区出行产生量 bk是待定系数（偏回归系数） Xk是被选出自变量，比如收入 残差项，是一个随机变量，表示其它影响原因对产生量综合作用四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第28页1 出行生成预测：出行产生量预测回归分析法（3）参数标定 P=XB XP=(XX)B其中能够证实： 当各变量Xi线性无关时，矩阵（XX）可逆四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第29页1 出行生成预测：出行产生量预测回归分析法（4）模型统计检验1）显著性检验检验自变量

15、对因变量（我们这里因变量就是“出行产生量”）显著水平（影响程度）。残方差、拟合度、R值、F值2）相关性检验计算相关矩阵，剔出相关变量，确保矩阵（XX）可逆四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第30页1 出行生成预测：出行产生量预测回归分析法（5）模型说明1）假定未明年出行产生量P与各原因（自变量）关系（这些关系由回归系数bk（k=1，n）表现出来）与现年相同，这么才能把由现年样本数据标定出来回归系数用于预测未来规划年产生量2）应用回归模型要有一个基本条件：模型中各自变量规划年预测值要轻易求得，它们应该由别可靠性较高预测模型求得四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第31页1 出行生成预测

16、：出行吸引量预测预测方法1）原单位法通常以就业岗位或用地面积为分析单位，即个人原单位法或面积原单位法，吸引率单位分别为人次/日.岗位和人次/日.万平米2）回归分析法：多用于货物吸引量预测3）增加率法：较为粗糙四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第32页1 出行生成预测：出行吸引量预测原单位法（1）模型式中，Bi分区i理论吸引量 dik分区i第k类岗位数或第k类用地面积 wik分区i每个第k类岗位或第k类用地单位面积单位时间平均出行吸引量，即“吸引率”四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第33页1 出行生成预测：出行吸引量预测原单位法：建设部规范参考指标情况四步骤交通需求预测模型概述与出

17、行生成预测第34页1 出行生成预测：出行吸引量预测原单位法（2）实际吸引量修正理论吸引量公式中各类岗位吸引率wik是统计出来，可能造成Bi出现误差，使总吸引量不等于总产生量。修正后实际吸引量为： 其中，Pj分区产生量四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第35页1 出行生成预测：出行吸引量预测原单位法：例题上海金茂大厦交通影响分析办公功效吸引量计算开发基础资料：办公楼建筑面积为122871平米；办公楼租售率，98年底确定为3040%，取为35%，预测99年底将达70%出行吸引特征数据：依据上海市综合调查，每岗位所需办公楼面积，普通为15平米/人 ；每岗位吸引人次，为2.31人次；每平方米办公

18、建筑面积所吸引出行人次为0.13人次/ 平米试依据98年相关数据预测金茂大厦99年底办公吸引量四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第36页1 出行生成预测：出行吸引量预测原单位法：例题解析1）岗位数预测 每日出行总人次(AmL)/BmRm Am：办公楼建筑面积，为122871平米 L：办公楼租售率，98年底取35%，99年底70% Bm：每岗位所需办公楼面积，普通取15平米/人 Rm：每岗位吸引人次，为2.31人次预测结果：99年底，吸引总人次(12287170%) /152.31=13246人次/日四步骤交通需求预测模型概述与出行生成预测第37页1 出行生成预测：出行吸引量预测原单位法：例题解析2）建筑面积预测 每日出行总人次(AmL)rm Am：办公楼建筑面积，为122871平米rm：每平方米办公建筑面积所吸引出行人次，为0.13人次/ 平米 预测结果：99年底，办公吸引总人次 (12287170%) 0.13=11181人次/日依据两种