运输规划课程设计报告书

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目录1课程设计内容概况：。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。页码（根据情况自行标注）1.1实验意义。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1.2实验形式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1.3实验内容。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2实验准备。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2.1小组成员及分工。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3交通出行生成量预测。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.1预测方法及基本原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.2类型分析法出行生成量预测。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3.3回归分析法出行量预测。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4交通分布量预测。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4.1应用方法及基本原理。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4.2Frator法出行分布量预测。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4.3双约束引力模型法出行分布量预测。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5出行方式划分。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5.1原理概念及研究方法概述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6应用transcad进行交通量分配。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6.1基本概念及分配方法。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6.2小区分区图及路网图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6.3分区交通量最短路分配过程及结果。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6.4分析分区路网交通存在的问题。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8课程设计总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

目录一、交通出行生成量预测 5预测方法的类别及其基本原理 51．类型分析法出行生成量预测 52.回归分析法（函数预测法）出行量预测 9（1）方法描述 9（2）模型 9(3)模型的应用实例 9（5）误差分析 12二、交通出行分布量预测 121.准备阶段 122.Frator法出行分布量预测 133.双约束引力模型 15三、出行方式划分 191.概念 192．交通方式的划分 193．影响选择交通方式的因素： 20四.交通量分配 211.基本概念： 212.交通量分配方法： 21五、TransCAD 211.应用软件分析问题流程： 212.研究结果及分析 27六、课程设计总结 28一、交通出行生成量预测预测方法的类别及其基本原理出行生成预测的常用方法有类型分析法、回归分析法及增长系数法等。其中回归分析法是目前国内在交通规划工作中使用较多的一种方法。类型分析法是以家庭为分析单位的，根据对出行起决定作用的一些因素将整个对象区域的家庭划分成若干类型，分别预测每种类型家庭的出行产生量后再加总汇合成研究区域内总的出行产生量。回归分析是研究变量之间相关关系的一种统计推断法，其目的是研究一个因变量与一个或者多个自变量之间有什么关系，并用数学模型来表示这种关系，进而从自变量的变化来预测或估计因变量的变化。1．类型分析法出行生成量预测（1）类型分析法必须服从的假定1）一定时期内出行率是稳定的。2）家庭规模的变化很小。3）收入与车辆拥有量总是增长的。4）每种类型内的家庭数量，可用相应于该家庭收入、车辆拥有量和家庭结构等资料所导出的数学分布方法来估计。(2)构造类型分析模型的步骤1）有关家庭的横向分类。2）把每个家庭定位到横向类别。就是对家庭访问调查资料进行分类，把每个家庭归入其所述类别。3）对其所分的每一类，计算其平均出行率。用调查的每类出行发生量除以每类的家庭总数，则可分别得出每类家庭的平均出行率。4）计算各分区的出行发生。把分区每一类的家庭数乘以该类的出行发生率，并将分区中所有类别的家庭总加起来，得到出行总量，即式中：i区出行产生数的计算值C类家庭的平均出行率i区内的C类家庭数（3）模型的应用实例假定横向分类如下表规定家庭大小分三类，家庭收入分三类及家庭拥有车辆数分三类，则共有3×3×3=27个类别。经调查，黄岛某分区各类家庭的平均出行率如下表。不同类别家庭的平均出行率出行率拥有车辆数人口人均收入水平低中高<=1<=22.52.93.133.43.73.9>=44.955.12<=24.14.85.435.56.16.5>=46.97.38>=3<=25.86.87.536.97.78.1>=47.88.49经调查，该分区总人口数为8000人，各类型人口比重分布如下表：某分区不同类别家庭所占比重人口所占比例拥有车辆数人口人均收入水平低中高<=1<=20.020.050.0330.030.0240.006>=40.0280.0802<=20.020.0750.06230.0050.120.05>=40.050.040.01>=3<=200.0250.02530.050.030.02>=40.090.030.03由类型分析法公式可得，总的出行数为8000×（0.02×2.5+0.05×2.9+…+0.03×8.4+0.03×9）=47497.6次出行。结果误差分析标准差σx为以少数样本推算总体时产生的误差值，其计算公式为：式中：σ——住户出行生成率的样本标准差n——抽样数N——全体住户数由上式算出，样本标准差为1.57，即结果误差大小为1.57。（5）程序运行代入程序运行，过程及结果如下：2.回归分析法（函数预测法）出行量预测（1）方法描述一个交通小区的出行产生量与多个因素有密切因果关系，主要有城市的经济发展水平、分区的居民数、平均收入、平均车辆拥有量、其中各类职业的人口数、分区距市中心的距离、非住宅用地面积等，通过建立出行产生量与这些相关因素之间的函数关系进行预测。[注]:该方法还用于其他领域的预测问题，有成熟的软件辅助计算(Matlab)（2）模型Pi=bo+b1X1+b2X2+..+bnXn+ε式中:Pi——是某分区的出行产生量Bk——是待定的系数(偏回归系数)Xk——是被选出的自变量，例如收入Ɛ——残差项，是一个随机变量，表示其它影响因素对产生量的综合作用模型说明：1）假定未来年的出行产生量P与各因素(自变量)的关系(这些关系由回归系数bx(k=1,n)表现出来)与现年相同，这样才能把由现年样本数据标定出来的回归系数用于预测未来规划年的产生量。2）应用回归模型要有一个基本条件模型中各自变量的规划年预测值要容易求得。它们应该由别的可靠性较高的预测模型求得。(3)模型的应用实例已知数据（现状客运量），如下表：对已知数据进行回归分析可得：SUMMARYOUTPUT方差分析SUMMARYOUTPUT方差分析SUMMARYOUTPUT经过几次调整，可以看出最后一次的数据中，AdjustedRSquare数值最高，标准误差最低，显然这是一个最好的预测结果，此时的函数为拟合度最好的函数，据此可得出估算的回归方程为：Y=1931.571X1+0.038X2-0.406X3-3816773.464由上述公式及已知函数进行预测可得1997——2018年的客运量，见下表：（5）误差分析估计标准误差可以衡量变量实际值与回归方程估计值之间的差异程度。估计标准误差的公式为：式中：n——实际资料的期间数b0——Xi取零时Yi的取值b1——回归直线的斜率经计算可得，其标准误差为180.8411，两个变量之间的相关系数r为0.9647。经初步经验检验，由经验可知，客运量随年份的增加而增加，即要求回归系数b1为正值，经检验符合这一要求，检验通过。二、交通出行分布量预测1.准备阶段交通分布预测主要是为了预测为来年个小区之间的出行分布量，需要准备的基础数据有：现状的OD矩阵{tij}，两个小区之间的交通阻抗矩阵{Rtj}，常用的方法有增长率法和构造模型法。增长率法假定预测的OD矩阵的分布形式和现状的OD矩阵的分布形式相同，在此假定的基础上，预测研究对象区域目标年的OD矩阵中的各元素Tij。包括增长函数法和弗尼斯约束条件法两大类。增长函数法具体包括：常增长率法、平均增长率法、底特律法、福莱特法。构造模型法从分布交通量的实态分析中，剖析OD矩阵的分布规律，并将此规律用数学模型表示，然后用实测数据标定模型中的各系数，最后根据所标定的模型预测分布交通量。主要是引力模型法和机会模型法，考虑了交通小区间的吸引强度和他们之间的阻力，认为交通小区的出行分布与出行发生量和吸引量成正比，与交通小区间交通阻抗成反比。2.Frator法出行分布量预测Tij与i分区出行量中j分区的相对吸引增长率成正比，Tij也与i区规划年的产生量Gi成正比相对吸引增长率bij=Ij区间分布交通量的增长率是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产生位置系数：Lgik=GikTij1Tij=Tij1OD矩阵来自“现状od表.txt”；未来年需求产生与吸引来自“Demand_a.txt”假设未来年需求产生与吸引相等，收敛强度为0.03现状OD矩阵程序运行：OD预测表经过迭代后，得到的结果与规划年产生量和吸引数据表比较，收敛误差小于1%，则此表为所求规划年出行分布预测结果。除计算误差外，Frator法没有考虑到网络中与广义费用有关的诸多影响交通分布的属性，它在新的交通方式、新的道路、新的收费政策或新的小区生成时无法描述交通分布的变化，因此会与规划年预测交通分布量有出入。3.双约束引力模型同时引进行约束系数和列约束系数的引力模型Tij=K行约束系数Ki=[jKj列约束系数Kj'=[i以f(Rij步1：给参数γ取初值，令γ=1步2：迭代法求约束系数，令各个列约束系数Kj'=1，代入求行约束系数，再将求得行约束系数代入求列约束系数，比较所得两数，看相对误差是否小于步3：将所求的约束系数代入，用现状oidj值求现状的理论分布表{tij}步4：计算现状实际OD分布表的平均交通阻抗∧R=1t当δ<3%,接受关于γ的假设，否则执行步5步5：当δ<0时，减少γ值，令γ=γ/2，反之增加γ值，令γ=2γ，返步2假设阻抗矩阵来自“阻抗.txt”程序运行：运行结果-R-∧R/-在拥挤的路网中，由于行者不能自由的选择路径，造成出行时间偏长，因此用双约束引力模型预测交通分布量的误差较大，其中主要有出行调查误差、计算误差和路网不合理产生的误差三种。出行调查误差有出行调查误差和分区不合理的误差两方面因素造成。用引力模型预测未来交通分布量是余姚估计未来各交通区的交通产生量、吸引量及未来各小区的阻抗系数，这类误差会在最终分布量结果中反映出来，称为传递误差，不可避免，只能通过提高产生量、吸引量及阻抗系数的预测精度来降低。三、出行方式划分1.概念交通方式划分预测是进行城市交通结构优化的重要依据。针对轨道线网不能覆盖所有运输网络问题，提出了考虑轨道布局的交通方式研究方法。该方法通过有向弧网络标识来确定城市轨道网络的空间布局，并综合考虑居民出行路线选择的影响，确定区间各交通方式的出行比例。2．交通方式的划分目前，交通方式划分按其在交通量预测模拟程序的不同组合位置，可分为四种类型：Ⅰ类：G-MS→D→AⅡ类：G→MS→D→AⅢ类：G→D-MS→AⅣ类：G→D-MS→A注：G:出行生成，D：出行分布，MS：方式划分，A：交通分配第一种类型交通方式划分模型是从一开始就按不同的交通方式统计各自的出行生成量，它与出行生成模型结合在一起。因此，这类模型可以看成为交通生成之线性回归模型或类别分析模型的特例。但是，这类模型对公共交通网的变更、道路系统的改善以及用经济措施限制限制私人小汽车的活动等估计有困难。采用这类模型常常出现未来的小汽车使用率很高，并且在交通分配程序之后又有任意强行划分的问题。第二种类型交通方式划分模型是在出行生成与出行分布之间进行交通方式划分，即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交通方式划分工作。第三种类型交通方式划分模型是把交通方式划分作为出行分布程序的一部分，即两者同时进行。这类模型可以从出行分布的结果中对比不同交通方式的效果第四种类型交通方式划分模型是在出行分布与交通分配之间进行交通方式划分，即在交通分配之前要完成交通方式划分。广义与侠义出行方式选择3．影响选择交通方式的因素：（1）出行者或分区特性A、家庭车辆拥有情况B、出行者年龄C、收入D、分区的可达性（2）出行特性A、出行目的B、出行距离（3）交通设施的服务水平A、费用B、时间C、舒适度D、可靠性E、安全性四.交通量分配1.基本概念：

将OD交通量按照定的规则，分配到道路网中的各条道路上，并求出各条道路的交通流量。交通量分配时路程最短，时间最短，交通量和时间的关系;均衡状态。本小组此阶段使用transcad进行分配。2.交通量分配方法：Wardrop平衡分配法：在道路网的使用者都知道网络的状态并试图选择最短路径时，网络会达到这样一种均衡状态，每对OD点之间各条被利用的路径的走行时间都相等而且是最小的走行时间，而没有被利用的路径的走行时间都大于或等于这个最小的走行时间。多路径概率法：容量限制-多路径概率分配法非平衡模型.容量限制-加载(增量)分配法(incrementalassignmentmethod)步骤:(1)将交通量n(通常，n=10)等分;(2)找O、D间的最短路径;(3)将1/n的O、D交通量全部分配到该最短路径上；(4)返回(2)、(3)，直至全部分配完毕。全有全无分配法（非均衡分配）：具体步骤：，确定各路段间的距离，用距离代表阻抗，对于现状网络的交通分配，可根据现状网络的路段车速与路段长度确定。确定最短路线。各OD量作用点之间的最短路线可用寻找最短路径的各种方法。分配OD量。将各OD点对的OD量分配到该OD点相对应的最短路线上，并累加得到分配结果。五、TransCAD1.应用软件分析问题流程：在网络上截取卫星截图如下。建立文件夹课程设计，并建立子文件夹，分别命名为area，cent，ODbase，matrix，net，street。area文件夹内存放小区地理文件，cent文件夹存放质心地理文件，ODbase文件夹存放交通流分配后的结果数据文件以及人口数据文件，matrix文件火存放各个矩阵文件，net存放网络文件，street文件夹存放道路地理文件。2、建立面地理文件，划分交通小区将卫星图存储为tif格式然后用transCAD打开，点击左上newfile按钮，选择地理文件，然后选择面地理文件。将小区图层命名为小区1，并画出交通小区，并对小区进行编号，划分好10个交通小区如下图所示。建立线地理文件，输入路网数据新建路网图层，创建路网图层路网1。添加属性路名Name,起终点ANode、BNode,断面交通量AB_Count、BA_Count,行驶时间AB_Time、BA_Time,通行能力AB_Capacity、BA_Capacity.节点层node属性添加index。