交通运输系统工程 第五章

交通运输系统规划交通运输系统规划的目标、层次与期限交通运输系统规划的框架设计交通运输系统规划需求预测方法第五章交通运输系统规划5.1交通运输系统规划综合交通网规划的核心就是从交通战略框架出发，构建一体化协调发展的综合交通网，从而建立一体化整体最优的综合交通系统，主要内容包括：综合交通网与枢纽的空间布局；主要交通通道上不同交通方式之间的分担与配合关系；交通运输规划内容综合交通网络建设的资源占用，可能产生的环境和社会经济效益分析；项目建设时序分析；发展政策与实施保障的建议。规划模式社会经济总体规划区域交通规划自上而下的规划模式规划系统为两层规划系统的底层系统受到上层系统的制约增加了目标分析的范围和难度规划模式•相互协调的规划模式区域规划方法梯度开发理论交通流强度理论经济区理论（中心城市辐射理论）交通经济带理论我国交通运输规划的特点我国地域辽阔地区间经济发展又不平衡对交通运输系统与国民经济发展关系等认识的不足致使对交通运输系统投资不够分块管理发展模式造成运输业滞后于国民经济的增长完善的综合运输体系特点各种运输方式在发展规模和空间位置上分布的合理性各种运输方式的线路要实现合理衔接与合理的组合,合理的建设组合枢纽与节点,实现功能衔接上的协调,才能为社会提供最大的运输能力实现客、货在运网上流动的有序性与合理性.我国国民经济和社会发展“十一五”发展目标提出“我国交通运输发展的长期目标是:“以市场经济为导向,以可持续发展为前提,建立客运快速化、货运物流化的智能型综合交通运输体系.”5.2交通规划的目标、层次及期限交通规划的期限•近期（5年），中期（5～10年），远期（10～20年）。•规划考虑期限越长，研究涉及的范围越广，相应采用的模型和结果也更为宏观，因而有“近期宜细，远期可粗”的规划原则5.3交通规划的框架设计•完整的交通规划框架：规划目标分析•规划的项目背景•规划依据，包括国家政策和地方发展战略规划的宗旨和原则目标分析过程交通运输规划步骤对运输方式的客货运输需求量进行预测进行交通流的网络与枢纽优化将预测的需求量分配给多种运输方式,然后进行合成与网络的模拟,再进行信息反馈,并合理调整各种运输方式运量的分担率模拟运输网的新建与改扩建方案对规划方案的评价与优化提出推荐方案提出分阶段实施方案5.4交通规划需求预测方法交通需求预测原则：理论与实际相结合宏观与微观相结合定性与定量相结合发展与控制相结合交通需求预测模型客运量预测模型定性分析专家预测特尔菲法相关系数法弹性系数法人均出行次数定量方法时间序列算术平均法指数预测趋势预测灰色预测算术动态平均动态平均回归分析一元回归多元回归系统动力学四阶段法出行发生出行分布出行方式划分出行分配城市交通规划一般过程交通需求预测内容客货运量生成预测，通过预测各省预测年全年、平日全方式客货运总量。内在机理，趋势预测。交通方式分担居民出行生成预测居民出行产生预测的目的是建立小区居民出行发生量和吸引量与小区土地利用、社会经济特征等变量之间的定量关系，推算规划年各交通小区的居民出行发生量、吸引量。出行产生包括出行发生与出行吸引。居民出行产生预测的方法很多，常用的方法有交叉分类法、回归分析法、生成率法、吸引率法及平均出行次数法等。居民出行生成预测内部出行指在用地内部范围完成的出行。外部出行指起点或终点（二者之一）在用地范围之外的出行。新增出行顺便出行指出行者在完成其它目的的出行时，途径某一场所而临时决定顺便光顾该场所的的出行。发生灾害以及其他突发事件顺道出行绕道出行出行生成预测方法•城市用地开发项目所生成的出行量，通常利用“出行率”或“出行公式”进行估计。•美国交通工程师协会（ITE）为此专门出版了《出行生成手册》。该手册提供了几乎各类物业设施的出行率。•对比较常用的类型，手册还给出了出行生成的回归计算公式。因此，只要已知了物业设施的用地开发规模，就可查阅该手册来估计其出行生成量。•该手册建议，在使用手册中的出行率或公式时，应有当地的数据作参照。必要时，应进行实地调查，以便统计出当地的实际出行率。出行生成预测方法用地开发后所生成的出行量为用地的开发强度或规模与该类用地单位强度的出行率的乘积，这可表示为：式中，O、D--用地生成的出行发生量或吸引量；KO、KD--高峰小时出行发生量或吸引量百分比；α--单位用地强度出行（发生量+吸引量）生成率；L--用地开发强度或规模；f(L)--出行生成函数，如回归模型等，如果使用出行生成率，则f(L)可以表示为α与L的乘积。出行生成预测方法居民出行分布预测•居民出行分布预测是将预测的各分区出行发生量、吸引量转化为未来交通分区之间的出行交换量的过程。•预测方法大体分为三类，即：增长率法、概率模型法和重力模型法。其中，双约束重力模型法在国内外交通规划中使用最为广泛。出行分担预测•在掌握各分区出行产生、出行吸引，以及出行分布情况后，即知道了各分区之间有多少出行交换量后，就可着手进行交通分配。交通分配就是把各分区之间的空间O-D量分配到具体的交通网络上。出行分担预测•通过交通分配所获得的路段、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。目前，道路交通管理规划中应用较广泛的交通分配是随机用户平衡模型(StochasticUserEquilibrium)。该模型建立了路段行驶时间与路段交通量之间的函数关系，并考虑了通行能力的限制，通过反复迭代计算，直至达到要求的精度为止，最后分配出各路段上的交通量。优点缺点增长率法：1.构造简单易懂。2.不需要小区间出行所需时间。3.小时交通量，日交通量的预测都可以适用。4.对全部交通目的ＯＤ预测都适用。5.当ＯＤ表的周边分布变化较小时特别有效。1.要求有基准年完整的ＯＤ表。2.当预测对象地域有下述较大变化是不能使用：1)未来小区划分变化；2)小区建所需时间及小区的紧密程度变化时（交通设施新建或改良）；3)土地利用方式发生很大变化时（大规模住宅建设时）。3.现状ＯＤ交通量如果是０，将来到ＯＤ交通量也是０。4.现状ＯＤ交通量值很小时，可信性较低的交通量将被扩大。重力模型法：1.可以将土地利用对交通的发生、吸引的影响考虑进去。2.对由于交通设施建设等带来的小区间所需时间的变化反映敏感。3.模型构造简单，对任何地区都适用。4.即使没有完整的ＯＤ表，也能对将来ＯＤ交通量进行预测。1.是物理定律对社会现象的应用，有类似性，但不一定完全立足于人类的行动来分析，这是该模型存在的问题。2.对研究对象地域，使用单一的平均交通分布形式是个问题。3.出行距离分布在研究对象全域不是一个定值，关于出行距离的系数不一定是常数，但却认为重力模型是常数。4.小区间所需时间所交通方式和时间变化而变动，但重力模型进采用了所需时间一个因素。5.随着小区间的距离趋向于０，交通量趋于无限大。这一点和实际不符。距离小时，有预测值过高的危险。6.为求解小区内内交通量，要给定小区内的出行所需时间，这很困难。7.为使预测结果同将来的发生、吸引交通量一致，要用增长率法进行迭代计算。机会模型法：1.模型的使用与小区及地域的边界无关。2.比较来说计算相对简单。3.是以距离的使用为标准决定优先顺序，所以距离的精度高低不像重力模型那样对出行影响那么大。4.机会的定义和小区顺序的决定都由使用者完成，所以具有很大的弹性。1.对未使用过的人来说使用起来困难。2.Ｌ值的确定非常难。3.Ｌ值作为一个常数来决定比较主观武断，另外也未充分考虑地域各部分的特性。4.很难使预测的吸引交通量一致。5.很难获得表示机会的合理标准。交通OD量分配模型交通分配模型均衡模型非均衡模型基本均衡模型一般均衡模型固定点模型变分不等式模型非线性互补模型均衡扩展模型随机分配模型约束分配模型标准均衡模型交通均衡问题如果两点之间有很多条路线可供出行者选择，那每个出行者自然都选择最短路径。但随着这两点之间交通量的增大，其最短路径上的交通流量也会随之增加，增加至一定程度之后，这条最短路径的走行时间就会因为拥挤或堵塞而变长，以至长过次短路径的走行时间，于是就有一部分道路利用者会选择次短的道路。随着两点之间的交通量继续增加，两点之间的所有道路都有可能被利用。交通均衡问题如果所有的道路利用者都准确知道各条道路所需的行走时间，并选择走行时间最短的道路，最终两点之间被利用的各条道路的走行时间会相等。没有被利用的道路的走行时间会更长，这种状态被称之为道路网的均衡状态。1952年Wardrop给这种均衡状态下了准确定义。Wardrop的道路网交通均衡的准确定义在道路网的利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PA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。这条定义通常称为Wardrop的第一原理。非均衡模型分类阻抗不变分配方法阻抗可变分配方法单路径最短路（全有全无）分配阻抗可变单路径分配方法多路径多路径分配阻抗可变多路径分配方法全有全无分配方法•设路段的阻抗为常数，即假定走行时间不受路段上流量的影响，一次将一个PA点对的出行分布量全部分配到它们之间的最短路径上去的方法叫做“全有全无分配”法，该法又叫“最短路径分配法”，或“0—1分配法”。这是一种最简单的分配方法，是其他分配方法的基础。阻抗可变单路径分配方法有些交通网络上流量越大，阻抗越小。路段上行驶的车辆越多，拥挤程度加大，车辆速度降低，从而行驶时间就会增加。这样一来，流量越大，阻抗也越大。这种交通流量对阻抗存在影响时的交通分配问题，称为“阻抗可变分配”问题。有两种分配方法：增量分配法、迭代加权法。增量分配法将PA分布矩阵分成若干份（N份）,各份比重由大到小，具体比重值可以认为任意确定；从大份开始，每次取一份进行全有全无分配，每次分配前根据前一次的分配结果用走行时间公式修正各路段的阻抗值。迭代加权法每次都将全PA分布量按全有全无法分配到路网上去，得到的各路段上的分配量，叫“附加量”。这一次分配所得附加量与原路段上的交通量的加权平均值作为新的路段上的交通量，再由这个量计算出个路段的交通阻抗，作为下一次分配的依据。当前后两次分配的结果近似相等时，停止迭代。阻抗为常数的多路径分配方法由于交通网络的复杂性和路段上交通状况的多变性，以及各个出行者主观判断的多样性。某PA点对之间不同出行者所感知的最短路径将是不同的、随机的因此这些出行者所选择的“最短路径”不一定是同一条，从而出现多路径选择的现象。“多路径分配”，或“随机加载”。阻抗为常数的多路径分配方法有两个：Logit方法和Probit方法。logit模型其出行路径被选用的概率可用改进的logit模型计算，即式中：为OD(r，s)对在第k条出行路线上的分配率；t(k)为第k条出行路线的交通阻抗值；为各出行路线的平均交通阻抗值；为分配参数，相对稳定，变化范围在3.00～3.50；m为有效出行线路条数．mitittktksrP1)(exp/)(exp,,容量限制分配法•通常情况下，当选择同一路径的乘客数量增加时或线路车辆配置不足时，这条路径就会产生拥挤，将导致有一部分乘客选择别的路径．