道路交通需求预测与分析

第三章道路交通需求预测与分析第一节概述

道路交通需求分析预测的内容，主要是根据道路交通系统及其外部系统的过去和现状预测未来，根据历史经验、客观资料和逻辑判断，寻求交通系统的发展规律和未来演变趋势的过程。道路交通需求预测可以划分为城市交通需求预测和区域交通需求预测两大类。

城市交通需求分析与发展预测包括城市社会经济分析及发展预测、城市客运交通分析及发展预测和城市货运交通分析及发展预测三大部分。

区域交通需求分析与发展预测包括区域客运交通分析及发展预测和区域货运交通分析及发展预测两大部分。第二节城市社会经济分析与发展预测

城市社会经济预测的内容包括对现状土地利用状况的分析研究以及在此基础上对与城市交通需求预测密切相关的土地利用未来情况进行的预测。一、社会经济发展总指标预测1、城市人口2、劳动力资源及就业岗位数3、在校学生数与就学岗位总数4、车辆拥有量5、城市规模和布局6、其它二、人口、劳动力总资源及学生居住分布预测三、就业、就学岗位分布预测

就业、就学岗位分布是社会经济预测中的难点和重点，就业、就学岗位在各交通区的分布直接关系到交通吸引点的数量及其空间分布。

城市就业岗位总量中，各行业就业岗位的总量可用下式预测：

就业岗位分布预测主要根据各小区的工业,商业,公共事业用地面积及密度确定。就学岗位分布一般根据各交通区的教学科研用地面积及密度按比例确定。

第三节城市客运交通需求预测

目前常用的城市客运交通需求发展预测方法是“四阶段”法。交通生成预测

各交通区发生、吸引交通需求量交通分布预测

交通需求量的来源及去向方式划分预测

交通需求量中公交、自行车、其他车辆的比例交通分配预测

交通需求量发生时选择的道路“四阶段”法各阶段成果生成预测—各交通区发生、吸引总量分布预测—各交通区相互之间OD量（OD总量矩阵）方式划分预测—各交通区相互之间不同交通方式的OD量（分方式OD矩阵）交通分配—各路段、交叉口（道路网）交通流量一、出行生成预测出行生成预测分出行发生预测和出行吸引预测两部分。

所谓出行生成，就是城市土地利用对城市居民出行意愿的作用结果。出行生成有两种单位：一种是以车为单位，另一种是以人为单位。城市中交通工具复杂，一般都用人的出行次数为单位，车辆出行与人的出行之间可以相互换算。1、出行发生预测

出行发生预测按出行目的分类进行。通常，居民出行目的分为上班、上学、公务、购物、文体、访友、看病、回程及其他等九类。出行发生预测可相应分为：上班出行产生预测、上学出行产生预测、弹性出行产生预测、回程出行产生预测。上班、上学、回程合计为生存性出行生存性出行比例的高低代表城市的生活质量生存性出行比例低表示城市居民生活质量高生存性出行比例高表示城市居民生活质量低

生存性出行与弹性出行的要求有很大的不同，突出地表现在出行方式上。如：苏州市2000年居民出行目的中，生存性出行比例为79.93%蚌埠市2002年居民出行目的中，生存性出行比例为82.24%反映出蚌埠市的居民的生活水平比苏州市低，人们出行更多是“为了生活，四处奔波”一般认为，生存性出行比例在80%以下，则代表该城市有较高的生活水平（1）上班出行预测上班出行产生量Yi=a+bXiXi---i小区劳动力数无锡市上班出行产生预测模型Y=-55.36+1.104X(R=.9835)（2）上学出行预测上学出行产生量Yi=a+bXiXi---i小区学生数无锡市居民上学出行产生预测模型Y=1.396-4.83X(R=.9968)（3）弹性出行预测

弹性出行产生量Yi=a+bXiXi---i小区居住人口数

无锡市居民弹性出行产生预测模型Y=17.-7+0.6461X(R=.8395)

回程出行产生量Yi=a+bXiXi--i小区非回程出行吸引量

无锡市居民回程出行产生预测模型Y=0.8990X(R=.9998)（4）回程出行预测2、出行吸引预测

与出行发生预测类似，出行吸引量预测也是按照上班、上学、弹性、回程四类出行目的分别建模，并采用相同的基本模型方法。（1）上班出行吸引预测上班出行吸引量Yi=a+bXiXi---i小区就业岗位数无锡市上班出行吸引预测模型Y=128.5+1.0437X(R=.9982)（2）上学出行吸引预测

上学出行吸引量Yi=a+bXiXi---i小区就学岗位数

无锡市居民上学出行吸引预测模型Y=27.00+1.281X(R=.9061)弹性出行吸引量根据土地利用类别吸引率确定

商业,文体,医疗,旅游用地单位面积吸引率。

（3）弹性出行吸引预测（4）回程出行吸引预测回程出行吸引量Yi=a+bXiXi--i小区居住人口数

无锡市居民回程吸引预测模型Y=-3.2+1.2625X(R=.9987)3、出行生成总量预测

将各类出行目的的城市居民出行发生量、吸引量相加，便形成城市居民所有目的出行生成量，它们分别是出行OD矩阵中的行和（交通区发生量）和列和（交通区吸引量）。讫点起点123Σ1103020602344050124318542698Σ6212496282城市居民出行量发生预测

出行分布预测是将各交通区居民出行发生量和吸引量转化成为各交通区之间的出行交换量的过程，最常用的预测方法分为两类：增长系数法和重力模型法。二、出行分布预测城市居民出行量分布预测1、增长系数法分布预测已知原O-D分布矩阵已知各交通区交通增长倍数模型

1.平均增长率法模型

2.Detroit模型

3.Fratar模型（1）平均增长率法设交通区i与交通区j之间未来分布交通量为Tij。现状分布交通量为tij，i区现状交通产生量gi和未来交通产生量Gi之间的增长系数为αi，j区现状吸引交通吸引量aj和未来交通吸引量Aj之间的增长率为βj。平均增长率法假定未来分布交通量按平均值增长，即:

用上式计算出的Tij一般不会满足约束条件：

因此，需要进行反复迭代计算，即经第一次计算Tij。之后，得出：

再用下式计算第二次近似值:

如此反复计算，直到收敛到等于或接近1为止.

平均增长率法特点计算简单规律性强收敛速度慢

该方法应用范围一般针对交通源布局或交通设施布局等变化不大的情况下，或短期规划时，适用于简略的交通分布预测。（2）底特律法分布预测i区未来交通产生量的增长率为αi，j区未来交通吸引量的增长率为βj，F为规划区交通生成总量的增长率，底特律法的计算公式为：底特律法特点不仅考虑了各交通区产生、吸引量的增长率，还考虑了整个规划区交通产生量（吸引量）增长率对未来交通分布的影响。需要进行收敛计算。（3）Fratar法分布预测该方法认为，两交通区之间的交通量不仅与两交通区的交通生成增长系数有关，而且还与整个规划区域的各交通区的交通生成增长系数有关。弗雷特法计算时，需要进行迭代计算。弗雷特法收敛速度快。Fratar模型(i,j=1,...n)ij发生强度吸引强度T(i,j)2、重力模型法分布预测已知各交通区之间的交通阻抗模型

1.

无约束重力模型2.单约束重力模型3.双约束重力模型

重力模型法综合考虑了影响出行分布的地区社会经济增长因素和出行空间、时间阻碍因素，它的基本假设为：交通区i到交通区j的出行分布量与i区的出行发生量、j区的出行吸引量成正比，与i区和j区之间的交通阻抗成反比。该模型结构简单，适用范围较广。与增长系数法相比，重力模型考虑的因素较为全面，尤其是强调了局部与整体之间的相互作用，比较符合实际情况，即使没有完整的现状OD表也能进行预测，是交通规划中使用最广泛的交通分布预测模型。该模型较大的缺点是短距离出行分布预测偏大，尤其是区内出行，预测时应给予注意。（1）无约束重力模型万有引力模型ij发生吸引阻力X(i,j)—交通区i到j的交通分布量Ti—交通区产生量Uj—交通区吸引量tij—阻抗参数、、—参数交通阻抗参数是反映交通区间交通便利程度的指标，是对交通区间交通设施状况和交通工具状况的综合反映。对于交通分布，交通阻抗参数应反映交通区之间交通便利程度的总体差异。交通阻抗参数应选用交通区之间有代表性的交通阻抗指标。以私人交通为主，或以公交为主，且公交的方式或线路比较均匀，同时道路网布局也较为均匀的城市，可使用交通距离作为交通阻抗参数；当城市路网布局不均，或市内公交方式或线路布局不均匀，特别是有地铁等快速、大运量交通系统时，采用交通时间作为交通阻抗参数较为合适，此时的交通时间应采用各交通区之间主要的交通方式的交通时间。交通阻抗参数应包括出行全过程。交通阻抗参数一般可根据现状及未来交通网络采用最短路法确定。如有现状交通区间时间、距离等阻抗调查资料，现状交通阻抗也可通过统计分析确定。（2）双约束重力模型

目前，在规划中应用最广泛、精度最好的是双约束重力模型。所谓双约束，即保证出行分布预测得到的OD矩阵，满足以下条件：(1)(2)(3)双约束重力模型的具体形式

交通分布模型方法优点缺点工程适用性平均增长率模型考虑约束条件经验公式较粗略，不适用底特律模型考虑约束模型经验公式较粗略，不适用弗雷特模型考虑约束条件，考虑整个规划区域的增长状况经验公式未应用无约束模型考虑交通阻抗无约束；阻抗趋于零时，分布量无穷大未考虑约束条件，不适用双约束模型考虑交通阻抗，考虑双约束阻抗趋于零时，分布量无穷大广泛使用常用交通分布预测模型特点城市居民出行及市内货运分布预测

居民出行、市内货运是城市交通的主体，而且会受到各种影响因素如交通吸引、阻抗等的综合影响，因此应采用能全面反映交通分布与各种相关因素关系的模型，如重力模型。交通分布预测方法的选择城市流动人口出行分布预测

流动人口出行目的地的选择主要应取决于交通吸引源的状况，即取决于出行吸引，而出行距离、时间等变化对其分布的影响相对应较小。因此流动人口出行分布可采用能充分反映交通吸引源变化对出行分布影响的弗雷特法等较为简单的方法进行。城市对外及过境客(货)运交通分布预测与流动人口出行分布类似，对外及过境交通分布受市内出行距离、时间等因素的影响应较小。因此，可采用使用较为简单的增长系数模型如弗雷特模型、平均增长率模型等进行。区域交通分布预测区域交通分布一般受到影响交通分布的各种因素，如交通源、交通设施等的较大作用。因此，一般宜采用能全面反映交通分布与各种相关因素关系的模型，如重力模型、系统平衡模型等。除此之外，许多区域由于受到行政区域、资源分布等的影响，特殊联系也较大，因此对这些区域宜选用能较好反映这种特殊联系的模型，如重力模型等。通常情况下，城市近期发展变化有限，因此，近期出行预测中，可更多地采用增长系数法。通常情况下，城市远景发展变化较大，因此，远景出行预测中，可更多地采用重力模型法。

交通方式分担预测即指在进行了出行分布预测得到所有方式的OD矩阵之后，确定不同交通方式在交通区间OD量中所承担的比例。交通方式划分预测现行的常用方法有转移曲线法、回归模型法和概率模型法等。三、出行方式分担预测影响交通方式选择的主要因素交通政策（政府对不同交通方式的态度等）自然地理（地形、河流、气候等）经济水平（居民收入）交通基础设施（道路条件、公交设施等）出行目的（上班、购物、休闲、旅游等）出行距离（不同方式有各自的适宜距离）费用消耗（交通工具拥有费用、使用费用）城市交通方式组成步行纯体力交通方式自行车半机动化交通方式机动车机动化交通方式公交车出租车摩托车单位车私家车1、转移曲线法

城市各种交通方式的分担比例与其影响因素之间的关系曲线，被称为转移曲线，利用转移曲线法可以直接查得各种交通方式在城市交通区之间出行量中所占的比例。缺点是由于该转移曲线是由现状调查资料绘出，因此无法反映出在未来情况下，特别是当影响因素发生改变时各交通方式分担率的变化。秦皇岛市五种出行方式的出行距离曲线图

采用步行方式出行的平均距离为1.1公里左右，步行出行基本上集中在1.5公里范围内（20分钟）。步行出行的适宜距离为2公里以内。自行车适合于中短距离出行，自行车出行大于1.5公里而小于3.5公里比较合适。公交车及其他非公交机动车适合于中长距离出行。

通过建立交通方式分担率与其相关因素之间的函数关系，得出回归方程的方法即回归模型法。

2、回归模型法交通方式的回归方法有时与交通生成的回归方法组合使用，直接得出各种交通方式的交通生成，计算方法为：

而每个因素对它的影响是否就是简单地相加，则难以肯定，也无法分析出来。因此，回归分析方法仍存在一定的缺陷。式中：Gim——交通区i、交通方式m的交通产生（吸引）量；X1、X2…Xn——相关因素，如人口、土地利用、生活水平指标等；

αm、β1m、β2m…βnm——回归系数，根据现状调查资料，用最小二乘法确定。

概率模型中最常用的是Logit模型，其函数形式为：3、概率模型法式中：Pijk——交通区i到交通区j的出行量中，交通方式k的分担率；Uijk——交通区i到交通区j的交通方式k的效用函数；

n——交通方式的个数。其中，Uijk的计算公式为：

式中：am——待定系数；Xijkm——出行者从交通区i到交通区j采用交通方式k时的影响因素m；C——影响因素的个数。

从目前国内城市交通预测的实践来看，在进行居民出行方式划分预测中，一个普遍的趋势是定性分析和定量分析相结合，在宏观上依据未来国家经济政策、交通政策及相关城市的比较对未来城市交通结构作出估计，然后在此基础上进行微观预测。首先在宏观上考虑该城市现状居民出行方式结构及其内在原因，定性分析城市未来布局、规模变化趋势，交通系统建设发展趋势，居民出行方式选择决策趋势，并与可比的有关城市进行比较，初步估计规划年城市交通结构可能的取值。

其次在微观上，根据城市居民出行调查资料统计计算出不同距离下各种交通方式分担率，然后，考虑各交通方式特点、优点、缺点、最佳服务距离，不同交通方式之间的竞争转移的可能性以及居民出行选择行为心理等因素，对现状分担率进行修正，通过若干次试算，使城市总体交通结构分布值落在第一步所估计的可能取值范围之内。交通分布预测完成后，应得到以下成果步行OD矩阵自行车OD矩阵公交OD矩阵出租车OD矩阵摩托OD矩阵其他机动车OD矩阵第四节城市货运交通需求发展预测

城市货运交通需求预测的具体内容包括城市货物出行总量预测、货物出行产生预测、货物出行吸引预测及货物分布预测四个方面。一、城市货物出行总量预测

一个城市的货运总量与该城市的国民生产总值、商品零售额、土地使用有着密切的关系，通常城市道路货运总量通过与该城市国民生产总值、商品零售额的历史资料建立回归模型预测，并根据产业结构、工业区分布进行修正。二、交通区货运发生、吸引量预测式中：Hi——交通区i的货运生成量；Pi——交通区i的货运生成（产生、吸引）的相对权值；Ai——交通区i的相关用地面积；H总——城市的货运生成总量。

对大型企业的货运发生、吸引量要做专门预测，最后进行货运总量的平衡。三、城市货运分布预测

用于城市货运分布预测的预测方法与客运一致，货运分布预测中最常用的模型为双约束重力模型，客、货运分布预测的模型参数因差异较大需分别进行标定。

所谓交通分配就是把各种出行方式的空间OD量分配到具体的交通网络上，通过交通分配所得的路段、交叉口交通量资料是检验道路规划网络是否合理的主要依据之一。第五节网络交通流交通分配交通需求量模拟行驶路线选择交通网络网络交通量国际上通常将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。Wardrop第一