第7章交通方式劃分

1、第第7 7章章 交通方式劃分模型(Modal Split Model) 主要內(nèi)容:第1節(jié)概述第2節(jié)影響交通方式劃分的因素第3節(jié)交通方式劃分過程及劃分率 重點 第4節(jié) 非集計交通方式劃分模型 重點 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述軌道軌道小汽車小汽車ij交通方式劃交通方式劃分分l交通方式劃分（交通方式劃分（Modal Split） 出行者出行時選擇交通工具的比例。 1 以居民出行調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以居民出行調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)， 2 研究人們出行時的交通方式選擇行為，研究人們出行時的交通方式選擇行為， 3 建立模型預(yù)測基礎(chǔ)設(shè)施變化或交通服務(wù)水平等條建立模型預(yù)測基礎(chǔ)設(shè)施變化或交通服務(wù)水平等條件變化時件變化時 交通方

2、式間交通需求的變化。交通方式間交通需求的變化。l建模思路分為兩種：建模思路分為兩種： 1 假設(shè)歷史的變化情況將來繼續(xù)延續(xù)假設(shè)歷史的變化情況將來繼續(xù)延續(xù)下去；下去； 2 從規(guī)劃的角度，期望將來達到的交從規(guī)劃的角度，期望將來達到的交通方式結(jié)構(gòu)。通方式結(jié)構(gòu)。l研究交通方式劃分的意義研究交通方式劃分的意義 城市l(wèi)緩解城市道路交通擁堵；l城市公共交通資源的有效利用； 城際l降低總社會成本；l實現(xiàn)總經(jīng)濟政策目標(biāo)等。l城市交通的代表性交通方式城市交通的代表性交通方式 軌道交通； 公共汽車； 小汽車； 摩托車； 自行車、電動自行車； 步行交通方式：1.城際間：鐵路、公路、航空、水運、管道；2.城市范圍：軌道（

3、地鐵、輕軌、獨軌等）、水運、道路（行人、非機動車、摩托車、出租、公共電汽車、客車、貨車）。管道水運航空公路鐵路ijijijijijijtttttt水上機動非機動行人軌道ijijijijijijtttttt出租車貨車公共電汽車轎車摩托車ijijijijijttttt客運運行速度(km/h)Co2排放(g/人km)能 耗(千卡/人km)死亡人數(shù)(人/億人km)運輸能力(人/時單向)家庭轎車2344.6600 1.172200公共汽車1119.41540.0821.4-2.1萬客輪3023.9-航空80030.2456-鐵道30-200 4.785.50.0058.3萬高速鐵路200 5.6 0.0

4、8.3萬地鐵30-60 3770.0055.0-8.4萬路面電車20-30 9-0.0050.5-1.4萬新交通系統(tǒng)30 71190.0050.84-2.5萬表表6.1 各種交通方式的特性比較各種交通方式的特性比較第二節(jié)影響交通方式劃分的因素出行特性、交通服務(wù)水平、個人屬性、家庭屬性和地區(qū)特性等。一、出行特性一、出行特性a出行目的出行目的 上班、上學(xué)出行：汽車?yán)寐实汀⒐步煌ɡ寐矢摺?業(yè)務(wù)出行：因需要在多客戶處停留，裝卸貨物等，所以汽車?yán)寐矢?、公共交通利用率低。自由出行：汽?出租)利用率高。b出行距離出行距離 步行 3km 自行車 5km 摩托車 8km 公共汽車 300km 轎車 5

5、00km貨車 1000km、高附加值貨物 水運(內(nèi)河) 短途、捷徑、觀光 水運(近海、遠洋)旅游、散貨、低附加值貨物。二、交通服務(wù)水平二、交通服務(wù)水平 行駛時間、費用、等待時間、運到期限、舒適性、安全性、可靠性。 行駛時間的可靠性三、個人屬性三、個人屬性職業(yè)、年齡、性別、收入、駕照持有與否、汽車保有與否。業(yè)務(wù)員、推銷員汽車使用率高，2040歲汽車?yán)寐矢?，其它年齡段公共汽車?yán)寐矢?，男性比女性汽車?yán)寐矢?，收入高汽車?yán)寐矢?。四、家庭屬性四、家庭屬?單身、夫妻、有否小孩、是否與老人同居。 老人、小孩上醫(yī)院機會多汽車?yán)脵C會增多。五、地區(qū)特性五、地區(qū)特性 人口規(guī)模、交通設(shè)施水平、地形、氣候等。

6、 城市規(guī)模大 交通設(shè)施水平高 公共汽車?yán)寐矢?山川、河流多 汽車、公共汽車?yán)寐矢?雨天、雪天 公共交通方式利用率高 停車設(shè)施 舒適性和便利性。六、區(qū)內(nèi)人口密度六、區(qū)內(nèi)人口密度 密度高 公共交通利用率高。公共交通劃分率區(qū)人口密度非汽車保有家庭1輛/戶2輛/戶第三節(jié)交通方式選擇的程序及劃分率經(jīng)驗?zāi)Ｐ鸵弧澐致暑A(yù)測體系的分類根據(jù)交通方式選擇特性進行分類（1）單階段多元選擇劃分率模型不分為固定階層和選擇階層，而是一起來考慮。（2）二階段二元選擇劃分率模型分固定階層和選擇階層，不考慮地區(qū)間的交通服務(wù)水平。1.多方式劃分（多方式劃分（Multi-Choice Method）一次計算可以預(yù)測各種交通方式

7、的劃分率，但隨著自變量的增加，模型變復(fù)雜。方式4方式1劃分率1.00.02.二元方式劃分二元方式劃分(Binary Choice Method)區(qū)分固定階層和選擇階層；OD交通量個人屬性轎車?yán)脤臃绞竭x擇層公交利用層轎車公交車該種方式一般多被采用。劃分率1.00.0 方式2 隨機性線性模型非隨機型方式 13.集計選擇：以交通小區(qū)為單位；4.非集計選擇：以個人為單位；5.二者擇一：全交通方式步行、自行車步行以外步行自行車個性化交通工具公共交通工具汽車摩托車公共汽車軌道交通6.多項選擇；二、交通方式劃分模型二、交通方式劃分模型1 全域模型全域模型 各種交通方式的服務(wù)水平的差異是決定交通方式分擔(dān)的主

8、要因素。l預(yù)測步驟如下：預(yù)測步驟如下：設(shè)定交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)定交通服務(wù)水平計算交通方式分擔(dān)率計算各種交通方式的交通量2 出行端點模型出行端點模型 根據(jù)居民的特性，從一開始就把交通量分配給根據(jù)居民的特性，從一開始就把交通量分配給各種交通方式的預(yù)測模型。各種交通方式的預(yù)測模型。 簡單，但無法考慮交通服務(wù)水平變化的影響。因此使用較少。2 出行端點模型出行端點模型 在出行發(fā)生與吸引階段進行出行方式劃分。 m：modal （出行端點） 劃分率曲線(出行端點) iOmiOiDmiDimmiOPOl劃分率從劃分率從發(fā)生端或吸引端考慮，多數(shù)屬于發(fā)生考慮，多數(shù)屬于發(fā)生端出行端點模型；端出行端點模型；l端點方式劃分率端點

9、方式劃分率不是唯一的，按出行端點（家，按出行端點（家庭和非家庭）、交通目的、交通方向、土地開庭和非家庭）、交通目的、交通方向、土地開發(fā)強度進行發(fā)強度進行分類，再用聚類分析法詳細預(yù)測。，再用聚類分析法詳細預(yù)測。l把發(fā)生、吸引交通量分配給各種交通方式。把發(fā)生、吸引交通量分配給各種交通方式。l案例：案例：1956年美國芝加哥地區(qū)交通規(guī)劃時曾經(jīng)使用年美國芝加哥地區(qū)交通規(guī)劃時曾經(jīng)使用過該類模型。過該類模型。A1：小汽車可達性；A2：公共交通可達性。l其中，可達性計算方法如下：其中，可達性計算方法如下：lAi：小區(qū)：小區(qū)i的可達性；的可達性；lYj：小區(qū)：小區(qū)j的出行吸引量；的出行吸引量；ltij：小區(qū)：

10、小區(qū)i，j之間的出行所需時間；之間的出行所需時間；lr：系數(shù)。：系數(shù)。njijjitYA1/l優(yōu)點：簡單優(yōu)點：簡單l缺點：缺點： 不包含交通服務(wù)水平因素，因而無法分析這些不包含交通服務(wù)水平因素，因而無法分析這些因素改善后對出行方式選擇的影響。因素改善后對出行方式選擇的影響。3 出行相互轉(zhuǎn)換模型出行相互轉(zhuǎn)換模型(Trip Interchange Model) 在出行分布階段進行方式劃分。l方式劃分率計算方法：l 劃分率曲線法（轉(zhuǎn)移曲線法）l 函數(shù)模型法l 線性模型l Logit模型l Probit模型：mijijtt (1)劃分率曲線劃分率曲線非汽車保有汽車保有10050時間比0.5 1.0 1

11、.5 2.0公共汽車與小轎車的劃分率曲線圖1 上班目的的公共汽車劃分率曲線(2)劃分率模型劃分率模型 a. Logit模型模型(二元二元)其中, :汽車(car)；:公共汽車(bus)b.多項多項Logit模型模型bccZZZijijcijceeettpcccxaxaaZ22110kccijkijkijkeep4 徑路模型徑路模型日本廣島公交與小客車的劃分率日本廣島軌道與公共電汽車的劃分率美國加利福尼亞高速公路劃分率曲線（與其它并行公路相比）距離比美國底特律高速公路劃分率曲線（與其它并行公路相比）比較兩種模型比較兩種模型l1.出行端點方式選擇模型l在研究總量后即探討分擔(dān)率的方法（即在出行生成預(yù)

12、測后即進行方式劃分）l優(yōu)點：能夠考慮個體的特征，比如收入、汽車擁有量等。l缺點：難于考慮交通方式服務(wù)水平。l2.出行互換方式選擇模型l在出行分布后進行方式劃分（目前較多采用的方法）l優(yōu)點：便于考慮出行特征和可用出行方式的特征。l缺點：難以考慮出行者的特征，因為它們已被集計到出行矩陣中。第四節(jié) 非集計交通方式劃分模型l一、集計分析與非集計分析的區(qū)別一、集計分析與非集計分析的區(qū)別 l與集計分析相比，非集計分析在分析的單位、模型與集計分析相比，非集計分析在分析的單位、模型預(yù)測方法、應(yīng)用層面、政策體現(xiàn)、數(shù)據(jù)的效率和說預(yù)測方法、應(yīng)用層面、政策體現(xiàn)、數(shù)據(jù)的效率和說明變量等方面不同。明變量等方面不同。 集計

13、分析集計分析四階段法四階段法l以交通小區(qū)為單位將出行者的交通行動進行集以交通小區(qū)為單位將出行者的交通行動進行集體統(tǒng)計分析，按照出行的發(fā)生與吸引、出行的體統(tǒng)計分析，按照出行的發(fā)生與吸引、出行的分布、交通方式劃分和交通流分配的四階段，分布、交通方式劃分和交通流分配的四階段，進行模型化預(yù)測的。可以說是首先預(yù)測總出行進行模型化預(yù)測的?？梢哉f是首先預(yù)測總出行數(shù)，然后將其按交通小區(qū)之間、交通方式之間、數(shù)，然后將其按交通小區(qū)之間、交通方式之間、徑路之間利用某種經(jīng)驗規(guī)則計算的方式。因為徑路之間利用某種經(jīng)驗規(guī)則計算的方式。因為是將數(shù)據(jù)按照交通小區(qū)統(tǒng)計之后建立預(yù)測模型是將數(shù)據(jù)按照交通小區(qū)統(tǒng)計之后建立預(yù)測模型而稱之

14、為集計分析。而稱之為集計分析。非集計分析非集計分析l 非集計分析交通需求預(yù)測，表現(xiàn)出行非集計分析交通需求預(yù)測，表現(xiàn)出行者個人（或家庭）是否出行、出行目的者個人（或家庭）是否出行、出行目的地、采用何種交通方式、選擇哪條徑路地、采用何種交通方式、選擇哪條徑路等的形式，從選擇可能的被選方案集合等的形式，從選擇可能的被選方案集合中如何選取的問題，將得到的個人行動中如何選取的問題，將得到的個人行動結(jié)果加載到交通小區(qū)、交通方式、徑路結(jié)果加載到交通小區(qū)、交通方式、徑路上而進行交通需求預(yù)測。上而進行交通需求預(yù)測。l 在非集計分析時，采用先使用調(diào)查的在非集計分析時，采用先使用調(diào)查的個人行動數(shù)據(jù)建模，預(yù)測時，再統(tǒng)

15、計個個人行動數(shù)據(jù)建模，預(yù)測時，再統(tǒng)計個人行動結(jié)果。人行動結(jié)果。 二、非集計分析的背景二、非集計分析的背景 l 非集計分析被用于交通需求預(yù)測并獲非集計分析被用于交通需求預(yù)測并獲得較快發(fā)展的背景之一，是交通規(guī)劃問得較快發(fā)展的背景之一，是交通規(guī)劃問題多樣化、新交通政策不斷出臺，需要題多樣化、新交通政策不斷出臺，需要尋求與此適應(yīng)的評價分析方法。尋求與此適應(yīng)的評價分析方法。 l 經(jīng)典的四階段法是為了評價長期交通經(jīng)典的四階段法是為了評價長期交通設(shè)施的建設(shè)或改建而開發(fā)的方法，將此設(shè)施的建設(shè)或改建而開發(fā)的方法，將此方法應(yīng)用于短期交通管理規(guī)劃的評價將方法應(yīng)用于短期交通管理規(guī)劃的評價將產(chǎn)生模型中的變量數(shù)限制和預(yù)測

16、作業(yè)規(guī)產(chǎn)生模型中的變量數(shù)限制和預(yù)測作業(yè)規(guī)模大等問題。模大等問題。 l此外，對于四階段法預(yù)測的基礎(chǔ)理論不此外，對于四階段法預(yù)測的基礎(chǔ)理論不明確，需要根據(jù)交通小區(qū)的土地利用性明確，需要根據(jù)交通小區(qū)的土地利用性質(zhì)開發(fā)不同的預(yù)測模型等問題也是促使質(zhì)開發(fā)不同的預(yù)測模型等問題也是促使新分析方法開發(fā)的主要原因之一。為了新分析方法開發(fā)的主要原因之一。為了更加科學(xué)地分析預(yù)測，需要反映更加科學(xué)地分析預(yù)測，需要反映“出行出行者基于什么行為出行、出行思維的決定者基于什么行為出行、出行思維的決定過程如何過程如何”的行為模型。的行為模型。三、三、Probit模型模型 l非集計模型，根據(jù)以下所示的備選方案的隨機非集計模型，

17、根據(jù)以下所示的備選方案的隨機效益函數(shù)效益函數(shù) U(k)決定選擇行為。決定選擇行為。 l式中式中 V(k) 方案方案 k 的固定效益；的固定效益； le(k) 隨機項。隨機項。 l固定效益可由行駛時間、費用等的方案特性，固定效益可由行駛時間、費用等的方案特性，以及年齡、職業(yè)等的個人屬性表示。假設(shè)以及年齡、職業(yè)等的個人屬性表示。假設(shè) e(k) 服從某種概率分布。由于隨機效益是個人在選服從某種概率分布。由于隨機效益是個人在選擇時所具有的感覺上的評價值，從而有時也稱擇時所具有的感覺上的評價值，從而有時也稱為知覺效益。為知覺效益。l當(dāng)隨機效益當(dāng)隨機效益 U(k) 比其他任何方案大時，方案比其他任何方案大

18、時，方案 k 被選擇，因此，方案被選擇，因此，方案 k 的選擇概率的選擇概率 p(k) 可可由下式表示。由下式表示。 l式中式中 K-方案集。方案集。 式中， F(x) 概率分布函數(shù)； f k （x） -概率變量 x=e(k) 的概率密度函數(shù)。 四、四、 Logit 模型模型 lLogit 模型假設(shè)模型假設(shè) (7.4-1) 式中效益函數(shù)的隨機項式中效益函數(shù)的隨機項 e(k) 相互獨立，且服從同一的干貝爾相互獨立，且服從同一的干貝爾 (Gambel) 分布。分布。用概率變量用概率變量 x 表示表示 e(k) ， 作為參數(shù)，隨機項的作為參數(shù)，隨機項的分布函數(shù)可表示如下分布函數(shù)可表示如下 : 五、五、 Logit 模型的模型的 IIA 特性特性 采用 Logit 模型時，兩個方案間的選擇概率關(guān)系可表示如下。 兩種方案間的相對優(yōu)劣僅取決于這兩種方案的特性，而與其它方案的特性無關(guān)。把該性質(zhì)稱為 Logit 模型的 IIA 特性 (Independence of Irrelevant Alternative 簡稱 IIA) ，屬于 Logit 模型的弱點之一。 l用交通方式選擇的例子來說，意味著無用交通方式選擇的例子來說，意味著無論其它交通方式論其它交通方式 ( 如軌道交通方式如軌道交通方式 ) 存存在與否，選