交通运输系统工程 第五章.pdf

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1、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 交通运输系统规划第五章 交通运输系统规划5.1 交通运输系统规划交通运输系统规划 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；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；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

2、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；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；项目建设时序分析；发展政策与实施保障的建议。发展政策与实施保障的建议。规划模式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受到上层系统的制约增加了目标分析的范围和难度增加了目标分析的范围和难度规划模式规划模式 相互协调的规划模 式相互协调的规划模 式区域规划方法区域规划方法梯度开发理论梯度开发理论交通流强度理论交通流强度理论

3、 经济区理论（中心城市辐射理论）经济区理论（中心城市辐射理论）交通经济带理论交通经济带理论我国交通运输规划的特点我国交通运输规划的特点我国地域辽阔我国地域辽阔地区间经济发展又不平衡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致使对交通运输系统投资不够分块管理发展模式分块管理发展模式造成运输业滞后于国民经济的增长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

4、现合理衔接与合理的组 合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合理的建设组合枢纽与节点,实现功能衔接上 的协调实现功能衔接上 的协调,才能为社会提供最大的运输能力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我国国民经济和社会发展“十一五十一五”发展 目标提出发展 目标提出“我国交通运输发展的长期目 标是我国交通运输发展的长期目 标是:“以市场经济为导向以市场经济为导向,以可持续发展为前 提以可持续发展为前 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建立客运快速化、

5、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目标、层次及期限交通规划的期限交通规划的期限近期（近期（5年），中期（年），中期（510年），远期（年），远期（1020年）。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 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，远期可粗近期宜细，远期可粗”的规划原则的规划原则5.3 交通规划的框架设计5.3 交通规划的框架设计 完整的交通规划框 架：完整的交通规划框 架：规划目标分析规划目标分析 规划的项目背景规划的项目背景 规划依据，包括国

6、家政策和地方发展战略规划依据，包括国家政策和地方发展战略规划的宗旨和原则规划的宗旨和原则目标分析过程目标分析过程交通运输规划步骤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5.4 交通规划需求预测方法交通需求预测原则：交通需求预测原则：理论与实际相结合理论与实际相结合宏观与微观相结合宏观与微观相结合定性与定量相结合定性与定量相结合发展与控制相

7、结合发展与控制相结合交通需求预测模型交通需求预测模型 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城市交通规划一般过程交通需求预测内容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

8、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。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

9、 范围之外的出行。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。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发生灾害以及其他突发事件顺道出行顺道出行绕道出行绕道出行出行生成预测方法出行生成预测方法 城市用地开发项目所生成的出行量，通常利用城市用地开发项目所生成的出行量，通常利用“出行率出行率”或或“出 行公式出 行公式”进行估计。进行估计。美国交通工程师协会（美国交通工程师协会（ITE）为此专门出版了出行

10、生成手 册。该手册提供了几乎各类物业设施的出行率。）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。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。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

11、当地的实际 出行率。出行生成预测方法出行生成预测方法 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，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；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；高 峰小时出行发生量或吸引量百分比；-单位用地强度出行（发 生量单位用地强度出行（发 生量+吸引量）生成率；吸引量）生成率；L-用地开发强度或规模；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

12、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 示为与可以表 示为与L的乘积。的乘积。出行生成预测方法出行生成预测方法居民出行分布预测居民出行分布预测 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。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。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。

13、出行分担预测出行分担预测 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。量分 配到具体的交通网络上。出行分担预测出行分担预测 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 平衡模型通过交通分配所获得的路段、交叉口交通量资料

14、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(Stochastic User Equilibrium)。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。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

15、的预测都适用。5.当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.现状交通量如果是，将来到 交通量也是。4.现状交通量值很小时，可信性 较低的交通量将被扩大。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.对全部交通目的预测都适用。5.当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表。2.当预测对象地域有下述较大变

16、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.现状交通量如果是，将来到 交通量也是。4.现状交通量值很小时，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.即使没有完整的表，也能对将来 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

17、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，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。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

18、单，对任何地区都适用。4.即使没有完整的表，也能对将来 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，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

19、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.值的确定非常难。3.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。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

20、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.值的确定非常难。3.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。交通交通OD量分配 模型量分配 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

21、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。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

22、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。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年年Wardrop给这种均衡 状态下了准确定义。给这种均衡 状态下了准确定义。Wardrop的道路网交通均衡的准

23、确定义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。的第一原理。非均衡模型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

24、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“01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。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。路段上行

25、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、迭代加权法问题。有两 种分配方法：增量分配法、迭代加权法。增量分配法增量分配法将将PA分布矩阵分成若干份（分布矩阵分成若干份（N份）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。各份比重由大到 小，具体比重值可以认为任意确定

26、；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。迭代加权法迭代加权法每次都将全每次都将全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。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

27、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因此这些出行者所选择的“最短路径最短路径”不一定是同一 条，从而出现多路径选择的现象。不一定是同一 条，从而出现多路径选择的现象。“多路径分配多路径分配”，或，或“随机加载随机加载”。阻抗为常数的多

28、路 径分配方法有两个：。阻抗为常数的多路 径分配方法有两个：Logit方法和方法和Probit方法。方法。logit模型模型其出行路径被选用的概率可用改进的其出行路径被选用的概率可用改进的logit模型计算，即式中：为模型计算，即式中：为OD(r，s)对在第对在第k条出行路线上的分配率；条出行路线上的分配率；t(k)为第为第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3.003.50；m为有效出行线路条数为有效出行线路条数mitittktksrP1)(exp/)(exp,容量限制分配法容量限制分配法 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