第六章 交通規(guī)劃

1、2一一、交通規(guī)劃的基本程序交通規(guī)劃的基本程序3二二、交通實況調查交通實況調查v 起訖點調查，又稱OD調查，是兩個英文單詞Origin(起點)和Destination(終點)的縮寫。其目的是為了弄清所研究區(qū)域內人和貨的交通特性，主要包括居民出行調查，流動人口出行調查、機動車出行調查等。這些調查的內容和方法基本類似，統稱起訖點(OD)調查。1 1起訖點調查起訖點調查(OD(OD調查調查)-(1) )-(1) 概念概念4：一次出行起始地點。：一次出行結束地點。：是指居民或車輛為了某種目的從一地向另一地的移動過程。完成一個目的算一次出行。例如：某車輛送貨去某單位，送完貨又去商店購買東西，然后回單位，就

2、完成了交貨、購物、回程三次出行。1 1起訖點調查起訖點調查(OD(OD調查調查)-)-(2) (2) 術語術語5：規(guī)定調查區(qū)范圍的邊界線。：連接各小區(qū)形心的直線，代表了小區(qū)間所發(fā)生的出行，其寬度通常按小區(qū)間出行數比例太小而定。6：為檢查OD調查數據精度在調查區(qū)域內設置的分隔線，一般借用天然的或人工的障礙 (河流、鐵道等)?？稍O一條或多條，將調查區(qū)分隔成幾個部分，用以觀測穿越該線各道口的交通量。7：用來表示各交通小區(qū)間出行量的表格。8v 家訪調查：對居住在調查區(qū)內的居民，進行抽樣家訪了解一日的出行情況。v 發(fā)表調查：一般用于機動車出行調查。v 路邊詢問調查：在主要道路或城市出入口上設調查站，讓車

3、輛停下，詢問該車的出行情況。v 公交月票調查：對購月票的公交乘客發(fā)表調查，了解月票使用者的出行情況。v 另外，還有明信片調查法、電話詢問法、車輛牌照調查法等。1 1起訖點調查起訖點調查(OD(OD調查調查)-)-( (3 3) ) 調查方法調查方法92. 2. 貨物源流調查貨物源流調查l各單位的貨物運人、運出量；l調查日各交通區(qū)之間及各交通區(qū)與外地之間的貨物來往量；l單位歷年有關基礎數據。3. 3. 公交運營調查公交運營調查 l公交線路斷面流量調查；l調查日公交線路總的運行情況調查。4. 4. 對外交通調查對外交通調查10一、四階段法的起源與發(fā)展一、四階段法的起源與發(fā)展v 1962年，在都市圈

4、交通規(guī)劃中發(fā)表了Chicago Area Transportation Study，提出了定量化的交通規(guī)劃理論，在交通預測中提出了關于、三個階段的預測。v 20世紀60年代后期，都市圈的交通規(guī)劃首次提出了對不同進行劃分這一新的預測內容。此后，交通規(guī)劃變成了、和四個步驟，這就是交通規(guī)劃中經典的“”理論。v 后來的發(fā)展：l 對四個步驟進行不同的組合，這些都統一歸入“四階段法”。l 對各階段中的模型進行修正、創(chuàng)新；l 計算的軟件化：TransCAD、Cube（Trips）、EMME/211二、含義二、含義v 回答：“未來年，各交通小區(qū)的交通發(fā)生（吸引）量是多少？”12v 回答：“未來年，各交通小區(qū)相

5、互之間的交通出行量有多少？” 13v 回答：“各交通小區(qū)相互之間的交通出行都是采用哪些交通方式的？”14v 回答：“各交通小區(qū)相互之間的交通出行都是走哪條路經，最后分配到各條道路上的交通量是多少？”15三、交通發(fā)生預測三、交通發(fā)生預測v 交通需求預測四階段預測中的第一階段，是交通需求分析工作中最基本的部分之一。v 交通發(fā)生預測的目的是建立各交通小區(qū)產生的交通量與交通小區(qū)土地利用、社會經濟特征等變量之間的定量關系，推算規(guī)劃年各交通小區(qū)產生的交通量。16v 在本階段的任務是求出對象地區(qū)的交通需求總量，即生成交通量 。然后，在此量的約束下，求出各個交通小區(qū)的發(fā)生與吸引交通量（trip product

6、ion）：研究區(qū)域內發(fā)生的總出行量T：指研究對象區(qū)域內由各交通小區(qū)發(fā)生（或吸引）的交通量。Gi-trip generation; Aj-trip attraction）。 17v 交通與土地利用 (Land Use) 有著不可分割的關系，是影響交通產生的主要因素之一。城市土地利用分10大類。 是交通的主要發(fā)生源和居民出行的主要起訖點。該用地的發(fā)生與發(fā)生/吸引交通量通常用居住面積、住戶數、人口、住戶平均人數等指標表示。與住宅用地相關的出行有：上班、上學、自由（購物、娛樂）、回家。 18包括行政辦公用地、商業(yè)金融業(yè)用地、文化娛樂用地、體育用地、醫(yī)療衛(wèi)生用地、教育科研設計用地、文物古跡用地等。當然，

7、也是交通的主要發(fā)生源之一。該用地的發(fā)生與發(fā)生/吸引交通量通常用辦公、營業(yè)面積、從業(yè)人口等指標表示。與公共設施用地相關的出行有：上班、上學、自由（娛樂）、業(yè)務、回家。 19是工作日上班交通的主要發(fā)生源。該用地的發(fā)生與發(fā)生/吸引交通量通常用從業(yè)人口、產值等指標表示。與工業(yè)用地相關的出行有：上班、業(yè)務和回家。 是貨物的主要集散點，因此是貨物交通的主要發(fā)生源。該用地發(fā)生與發(fā)生/吸引交通量通常用倉庫面積、貨物吞吐量等指標表示。與倉儲用地相關的出行有：上班、業(yè)務、回家。 20v 家庭是構成人們出行的基礎，上班、自由（走親訪友、購物等私人出行）多以家庭為出發(fā)點。家庭規(guī)模和成員構成是影響家庭出行的主要因素。v

8、 隨著家庭規(guī)模的增大, 人均出行次數減少，如購物可由一人代替。v 有老人和幼兒家庭的看病出行（自由）多，年輕夫婦的購物、娛樂（自由）和上班等出行多。 21v 由于性別和年齡的不同，人們的出行次數和內容也不相同。一般而言，受體力、工作性質等影響，男性以 2045歲之間的平均出行次數多，女性2040歲平均出行次數多。22v (4) 汽車保有率：汽車保有率增加，出行數增加； v (5) 自由時間： 自由時間增加，出行也會增加。v (6) 職業(yè)和工種 v (7) 外出率 v (8) 企業(yè)規(guī)模、性質v (9) 家庭收入 v (10) 其他：天氣、工作日、休息日和季節(jié)等。23v 把現狀的各交通小區(qū)的發(fā)生量

9、(吸引量)與增長率相乘，從而得到各交通小區(qū)未來年的發(fā)生量(吸引量)。iiiFTT)0(式中： -交通小區(qū)i的未來年交通發(fā)生量(或吸引量)； -交通小區(qū)i的現狀交通發(fā)生量(或吸引量) ； -交通小區(qū)i的發(fā)生量(或吸引量) 增長率。iT)0(iTiF24：如何確定增長率Fi？l通常用表示各交通小區(qū)活動的指標的增長率(或組合)作為發(fā)生(吸引)交通量增長率。(人口、就業(yè)崗位、交通工具)：l計算簡便；可以處理原單位、函數法難以解決的問題，研究區(qū)域與區(qū)域外的交通聯系；25四、交通分布四、交通分布v 所謂交通分布就是區(qū)與區(qū)之間的交通流。描述各交通小區(qū)之間交換的交通出行次數和各交通小區(qū)自身的交通發(fā)生/吸引量的

10、相互關系的數學模型稱為交通分布模型。交通分布預測，首先應建立現狀分布模型，然后依靠交通出行產生預測，進而確定未來的交通分布。26 DO12jn合計合計1t11t12t1jt1nG12t21t22t2jt2nG2iti1ti2tijtinGintn1tn2tnjtnnGn合計合計A1A2AjAnTijijGtjiijAtTAGtjjiijiji增長系數法平均系數法： 現狀分布X平均增長系數=未來分布， 平均增長系數是i 區(qū)與j區(qū)增長系數的平均值；2jiijijrrtT _未來年i區(qū)到j區(qū)的出行量， _現狀i區(qū)到j區(qū)的出行量。 ijTijtiiiPPriP未來年i區(qū)的產生量， iP 現狀i區(qū)產生量

11、。 jjjAArjA未來年j區(qū)吸引量， jA現狀j區(qū)的吸引量。 2jiijijrrtT29 構造簡單易懂； 不需要小區(qū)間出行所需時間； 小時交通量，日交通量的預測都可以使用； 對于變化較小的 OD 表預測非常有效； 計算鐵道旅客的站間OD分布很有效。增長系數法的優(yōu)缺點增長系數法的優(yōu)缺點30 要求有基準年完整的OD表； 當預測對象地域土地利用方式發(fā)生較大變化時（將來的交通小區(qū)分區(qū)發(fā)生變化（有新開發(fā)區(qū)）、交通小區(qū)之間的行駛時間發(fā)生變化、土地利用發(fā)生較大變化）； 現狀OD交通量如果是0，將來的OD交通量也是0； 對于可靠性較低的 OD 交通量，將來的預測誤差將被擴大； 因為預測結果因方法的不同而異，

12、所以在選擇計算方法時，需要先利用過去的 OD 表預測現狀 OD 表，比較預測精度； 將來交通量僅用一個增長系數表示缺乏合理性。 收斂較慢。重力模型法重力模型法以現狀行程時間作為約束，試算確定重力模型中的指數； 引入與區(qū)間時間有關的系數及區(qū)間社會經濟調整系數（當條件懸殊時，該調整系數取小于1的值）； 依據充分的資料繪制諾模圖，再由圖中得到分布系數。該模型與相互影響模型較為相象 行程時間基本模型行程時間基本模型 Pi-i區(qū)總產生量；， Aj-區(qū)總吸引量； n-利用現狀OD表據最小二乘法來標定的回歸產數（試算法）； T-i,j區(qū)之間的行程時間（取加數平均值）。 nnTATAPtijjji行程時間模型

13、計算步驟行程時間模型計算步驟 確定基本計算精度，假定指數n； 計算現狀加權時間； 計算分布； 按計算分布求計算加權時間； 驗算誤差，若滿足則終止試算，確定n值，否則繼續(xù)試算。 交通分布預測范例交通分布預測范例 P1=100 t=5min A2=250 t=10min A3=100 t=15min A4=600 有1、2、3、4四個分區(qū)，將來交通生成和吸引量如圖：求T12，T13，T14。 1區(qū)2區(qū)3區(qū)4區(qū)求解步驟求解步驟 假定n=22015600101005250560010071560010100525010100100731560010100525052501002222142222132

14、22212ttt驗算：P1=t12+t13+t14=100nnTATAPtijjji 例例2 2 已知出發(fā)區(qū)1#、2#及到達區(qū)3#、4#、5#的出行發(fā)生量與吸引量，以及區(qū)間出行時間。試以時間模型計算未來出行分布出行分布。起點起點 訖訖 點點p3#4#5#1#150100503002#400100200700A55020025010004#（a=200）1#（p=300）3#（a=550）2#（p=700）5#（a=250）523534解解 行程時間采用加權平均值假定n=1.0【1#】：（分）（）（），（.431000100240015032004501005t1DO45.33333005250

15、T 90.33333002200T 165.33333003550T.33335250220035505-14131nTAjnnTATAPtijjji同理，【2#】：將計算結果列入下表153T 98T 449T.82854250520035505- 24232nTAj起點起點 訖訖 點點p3#4#5#1#16590453002#44998153700A6141881981000（G G，M M ） 表表再求t的加權平均值：至此，描述現狀分析的時間模型成立，由p 和A帶入重力模型即可求出未來分布T ij若相對誤差0.03，應調整n值，誤差原因如果是 過大，可增大n值；反之則減小n值。（分）（）（

16、），（.35310009024491653153445985tMG)(3.0015.00.4305.0ttt11DODOMG允許），（），（），（），（MGt41 直觀上容易理解?？紤]的因素比增長系數法全面。 能考慮路網的變化和土地利用對人們的出行產生的影響 特定交通小區(qū)之間的 OD 交通量為零時，也能預測。 能比較敏感地反映交通小區(qū)之間行駛時間變化的情況。 即使沒有完整的OD表，也能對未來的OD做預測。重力模型的優(yōu)缺點重力模型的優(yōu)缺點42 模型盡管能考慮到路網的變化和土地利用對出行的影響，但缺乏對人的出行行為的分析，跟實際情況存在一定的偏差。 一般，人們的出行距離分布在全區(qū)域并非為定值，而重

17、力模型將其視為定值。 交通小區(qū)之間的行駛時間因交通方式和時間段的不同而異，而重力模型使用了同一時間。 求區(qū)內交通量時的行駛時間難以給出。 交通小區(qū)之間的距離小時，有夸大預測的可能性。 利用最小二乘法標定的重力模型計算出的分布交通量必須借助于其他方法進行收斂計算。43( Detroit Method ) 底特律法假設i，j小區(qū)之間分布交通量 的增長系數與 i 小區(qū)交通發(fā)生量的增長系數和 j 小區(qū)交通吸引占全區(qū)域的相對增長系數成正比，即： ijt：不僅考慮了發(fā)生量、吸引量的增長，還考慮了全區(qū)域的交通增長，考慮的因素較平均增長系數方法全面。：但同樣是收斂速度慢，需要多次迭代才能求得將來年的分布交通量

18、。jjjjjjiiajgiAAAAGGFFf)0()0()0()0()0(,TTAAGGjjii)0()0()0(44( Fratar Method ) 弗雷特法假設i，j小區(qū)之間分布交通量 的增長系數不僅與i小區(qū)的發(fā)生增長系數和j小區(qū)的吸引增長系數有關，還與整個區(qū)域其他交通小區(qū)的增長系數有關。 ：收斂速度快。：其計算過程較復雜，因此一般通過計算機編程實現，或通過專門的交通規(guī)劃軟件計算。2,)0()0()0()0(jijjiiajgiLLAAGGFFfjjjijiiAAtGL)()0()0()0(iiiijjjGGtAL)()0()0()0(ijt45五、交通方式劃分五、交通方式劃分v (1)

19、 交通特性 l 出行目的出行目的 l 運行時間和出行距離運行時間和出行距離l 費用費用 l 舒適性舒適性 l 安全性安全性 l 準時性準時性l 換乘次數和候車時間換乘次數和候車時間 v (2)出行者屬性 l 職業(yè)、性別、年齡、職業(yè)、性別、年齡、 收入收入 l 家庭屬性家庭屬性 v (3) 地區(qū)特性 v (4) 出行時間特性 出行方式的選擇； 出行產生量預測階段即按交通方式統計出行量； 在出行分布之前劃分交通方式； 出行分布與交通方式劃分同步進行； 交通分布確定后進行方式劃分交通方式劃分組合模式AGMSDAGG-MSDG-MSADGDMSA 現狀交通方式劃分：OD調查中可以得到； 未來交通方式劃

20、分：由預測模型推算建立預測模型應考慮的因素 1）出行特征：出行效用等 2）交通出行者及其家庭特征：職業(yè)、性別。 3）城市和地區(qū)特征：城市規(guī)模、密度等 4）時段特征：時變性； 5）交通方式特征交通方式劃分預測方法 轉移曲線（諾模圖） 函數模型法轉移曲線：公交與個體交通間的轉移轉移曲線：公交與個體交通間的轉移 公公共共交交通通方方式式比比例例個個體體交交通通比比例例低收入中收入高收入v 較為簡單、直觀的交通劃分預測模型是轉移曲線諾模圖。美國、英國、加拿大都有成套的公共交通與私有交通的轉移曲線，供規(guī)劃部門應用。53ijdjoimmijmijTLLQQ321)()(iiiiXaP054JjjiiUUP

21、1)exp()exp(kikkiXU55六、交通分配六、交通分配v 交通分配，就是將預測得出的交通小區(qū)i和交通小區(qū)j之間的分布（或OD）交通量(可分不同交通方式) ，根據已知的道路網描述，按照一定的規(guī)則符合實際地分配到路網中的各條道路上去，進而求出路網中各路段a的交通流量 。一般的道路網中，兩點之間(即O與D之間)有很多條道路，如何將OD交通量正確合理地分配到O與D之間的各條道路上即是交通流分配要解決的問題。56v 進一步具體而言，交通分配涉及到以下幾個方面 : 上，以分析目前交通網絡的運行狀況，如果有某些路段的交通量觀測值，還可以將這些觀測值與在相應路段的分配結果進行比較，以檢驗四階段預測模

22、型的精度。 上，以發(fā)現對規(guī)劃年的交通需求而言，現狀交通網絡的缺陷，為后面交通網絡的規(guī)劃設計提供依據。 上，以評價交通網絡規(guī)劃方案的優(yōu)劣合理性 。57交通分配方法(1) 0-1分配法(3) 多路徑概率分配法(5) 用戶均衡分配模型(2)容量限制-增量分配法(4)均衡分配模型系統最優(yōu)分配模型58v 最短路徑交通分配法是一種靜態(tài)的交通分配方法，是交通分配最基本的算法，任何一種交通量分配法都是建立在最短路徑的基礎上，且任何一個分配法中，最短路徑的計算占據了全部計算時間的主要部分，至少有90%的計算時間花在最短路徑的尋找上。用該分配方法，。每一OD點對的OD量被全部分配在連接該OD點對的最短路徑上，其余

23、路徑不分配交通量。在所有OD點對的OD量全部按上述原則分配到路網上后，可累計得出各路段、各交叉口的交通量。該法在進行交通分配時，不考慮路段通行能力的限制，或不考慮過多交通量將影響行車速度而有可能選擇其它路徑的交通量分配現象。(1) 0 -1 (1) 0 -1 分分 配配 法法(全有全無、最短路徑全有全無、最短路徑)all-or-nothing assignment method分配步驟： 確立路段行駛時間。 對現狀路網，可用實測路段長度/實測行駛車速。 對規(guī)劃路網：=L規(guī)劃/V設計 確定各OD點之間的最短路徑。 手算或借助軟件。 如：Dijkstra算法、矩陣送代法、Floyd算法、函數迭代法

24、等（參考運籌學或系統工程）。 按各交通區(qū)之間OD量全部在路權最小的路徑上通過，其余為零的原則，將各OD對間的OD量分配到交通網上。 累計得出各路段（交叉口）的Q。60：l不考慮擁擠對走行時間的影響，認為所有路段的走行時間不隨交通量的大小而改變，是一個固定值。l同一組OD的所有駕駛員都會選擇完全相同的路線-最短路徑。：l計算網絡中每個出發(fā)地O到每個目的地D之間的最短路徑；l 將OD間的交通分布量 tij全部分配到相應的最短路徑上，對重疊路段進行交通量的累加。61：l其優(yōu)點是計算相當簡便，分配只需一次完成，其最大的不足之處是出行量分布不均勻，出行量全部集中在最短路上。顯然這是與實際交通情況不符合的

25、，因為當最短路上車流逐漸增加時，它的路阻會隨之而增大，意味著這條路有可能不再是最短路，車流會轉移到其他可行徑路上行走，因此，其它路徑上也會有流量 。l由于全有全無分配法不能反映擁擠效果，主要是用于某些非擁擠路網，該分配法用于沒有通行能力限制的網絡交通分配的情況。因此，建議使用范圍是：。在實際中由于其簡單實用的特性，一般作為其他各種分配技術的基礎，在增量分配法和均衡分配法等方法中反復使用。 62：l 該方法是一種近似的平衡分配法。具體操作是將OD交通量平分成若干等分，循環(huán)的分配每一等分的OD交通量到網絡中。每一次循環(huán)分配一等分的OD交通量到相應的最短路徑上，每循環(huán)分配一次重新計算并更新各路段的走行時間，然后按更新后的走行時間重新計算網絡各OD間的最短路徑。下一循環(huán)中按更新后的最短路徑分配下一等分的OD交通量，直到把各區(qū)OD量全部分配到路網上。(2) (2) 容量限制容量限制- -增量分配法增量分