基于剩余交通需求的城市軌道交通需求預(yù)測(cè)方法

1、基于剩余交通需求的城市軌道交通需求預(yù)測(cè)方法摘要為使城市軌道交通資源被充分利用,以進(jìn)步城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)效益,提出了城市軌道交通規(guī)劃中應(yīng)采用基于剩余交通需求的城市軌道交通需求預(yù)測(cè)方法:根據(jù)常規(guī)交通方式的預(yù)測(cè)和道路的設(shè)計(jì)通行才能,求出以客流量表示的各常規(guī)交通路段的交通供應(yīng);然后根據(jù)“四階段預(yù)測(cè)法的交通量分配步驟中的多途徑分配法,將城市總交通需求分配到城市常規(guī)交通路網(wǎng)上,得到城市總交通需求在各常規(guī)交通路段上的分配;再求出交通需求與交通供應(yīng)之差,即得剩余交通需求;最后根據(jù)剩余交通需求進(jìn)展軌道交通規(guī)劃。關(guān)鍵詞剩余交通需求,交通預(yù)測(cè),城市軌道交通,交通供應(yīng)目前已有的城市軌道交通規(guī)劃方法,對(duì)軌道交通網(wǎng)絡(luò)和常

2、規(guī)交通網(wǎng)絡(luò)是否能共同承受城市交通需求的研究已非常成熟,然而在規(guī)劃設(shè)計(jì)中對(duì)城市軌道交通資源是否能被充分利用、運(yùn)營(yíng)效益是否良好等問(wèn)題還缺乏很好的解決方法。城市軌道交通的規(guī)劃設(shè)計(jì),理應(yīng)做到工程建成后其資源能充分被利用,以到達(dá)既緩解城市交通擁擠又不給政府和社會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的財(cái)政負(fù)擔(dān)的目的。在經(jīng)濟(jì)還不興旺的中國(guó),城市交通規(guī)劃和建立都遵循以城市軌道交通為骨架,以城市常規(guī)交通為主體的原那么。這個(gè)原那么要求城市交通規(guī)劃時(shí)要盡量利用常規(guī)交通,作為緩解交通擁擠的手段,城市軌道交通是在常規(guī)交通不能滿足居民出行需求的根底上產(chǎn)生的。為此城市軌道交通規(guī)劃設(shè)計(jì)的步驟應(yīng)是:首先分析全市居民的交通需求總量,計(jì)算規(guī)劃的城市常規(guī)道路的

3、交通供應(yīng);在此根底上,用城市總交通需求減去常規(guī)道路交通供應(yīng)即得剩余交通需求;根據(jù)剩余交通需求進(jìn)展城市軌道交通規(guī)劃,最后對(duì)整個(gè)城市交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展調(diào)整。這種規(guī)劃方法將交通供應(yīng)與需求的平衡關(guān)系通過(guò)客流量的分析表現(xiàn)出來(lái),認(rèn)為常規(guī)交通和城市軌道交通都是無(wú)差異的交通供應(yīng)者,而將它們作為整個(gè)城市交通體系的構(gòu)成部分嚴(yán)密聯(lián)絡(luò)起來(lái)。1城市總交通需求預(yù)測(cè)城市總交通需求預(yù)測(cè)包括交通生成預(yù)測(cè)與交通分布預(yù)測(cè)。交通生成預(yù)測(cè)包括城市居民的交通生成預(yù)測(cè)、流動(dòng)人口的交通生成預(yù)測(cè)、對(duì)外及過(guò)境客運(yùn)交通生成預(yù)測(cè)、貨運(yùn)交通生成預(yù)測(cè)等4方面。交通分布預(yù)測(cè)即根據(jù)交通生成預(yù)測(cè)和道路交通阻抗采取一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)展計(jì)算分析,求出各交通區(qū)之間的-(起

4、點(diǎn)-終點(diǎn))分布量。1.1城市居民和流動(dòng)人口的交通生成預(yù)測(cè)城市居民和流動(dòng)人口的交通生成預(yù)測(cè)包括出行產(chǎn)生預(yù)測(cè)和出行吸引預(yù)測(cè)。各大城市均有成熟的數(shù)學(xué)模型公式,這里不再贅述。老城區(qū)居民出行吸引的預(yù)測(cè)按下述公式計(jì)算:式中:為某種目的、交通區(qū)的出行吸引量;為某種目的、交通區(qū)的根本吸引權(quán);位為某種目的、交通區(qū)的區(qū)位系數(shù);特為某種目的、交通區(qū)的特性系數(shù);為為某種目的的居民出行產(chǎn)生量。新建城區(qū)居民出行發(fā)生預(yù)測(cè)模型可采用原單位法,即以老城區(qū)各種出行目的的平均出行率預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型計(jì)算值為原單位,通過(guò)下式計(jì)算確定:式中:為交通區(qū)的出行發(fā)生量;為目的為的出行發(fā)生原單位;為交通區(qū)內(nèi)的人口數(shù)(根據(jù)城市預(yù)測(cè)方法的不同,有的交通

5、區(qū)內(nèi)出行目的為的人口數(shù))。新城區(qū)居民出行的吸引預(yù)測(cè)可采用與老城區(qū)一樣方法。流動(dòng)人口出行產(chǎn)生預(yù)測(cè)可以采用較為簡(jiǎn)單的方法,如生成率法,出行分布預(yù)測(cè)可以采用與居民出行吸引一樣的方法進(jìn)展。當(dāng)所求的出行發(fā)生量或者吸引量之和與城市出行產(chǎn)生或吸引總量不一致時(shí),需要進(jìn)展修正。修正如下(設(shè)修正后的結(jié)果為和):式中:為總的出行產(chǎn)生量或吸引量;其余同前。1.2對(duì)外及過(guò)境交通客運(yùn)交通生成預(yù)測(cè)按出行目的如城市居民旅游度假或探親、公務(wù)出差、學(xué)生往返學(xué)校、流動(dòng)人口往返等進(jìn)展分類,分別統(tǒng)計(jì),并考察對(duì)外交通場(chǎng)站如火車站、中長(zhǎng)途客運(yùn)汽車站的規(guī)劃布局、吞吐量大小,進(jìn)展交通生成和吸引預(yù)測(cè),并匯總至各交通區(qū)。1.3貨運(yùn)交通生成預(yù)測(cè)貨運(yùn)

6、交通生成預(yù)測(cè)方法,適用的預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型為灰色模型1。首先根據(jù)城市開(kāi)展戰(zhàn)略確定,對(duì)產(chǎn)業(yè)構(gòu)造進(jìn)展分類,產(chǎn)業(yè)構(gòu)造主要是指第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的比例關(guān)系。其中第一產(chǎn)業(yè)中貨運(yùn)交通需求量大的行業(yè),可以單獨(dú)進(jìn)展貨運(yùn)交通量預(yù)測(cè),再在各交通區(qū)內(nèi)匯總。行業(yè)劃分可以根據(jù)交通生成量的大小粗分或細(xì)分。更簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)方法是,根據(jù)交通統(tǒng)計(jì)資料,按每個(gè)行業(yè)的預(yù)測(cè)消費(fèi)總量和如今消費(fèi)總量(以噸或產(chǎn)值為單位,前者為佳)的比例關(guān)系確定交通產(chǎn)生量與吸引量。第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的交通生成量,以及諸如生活所需的其它貨運(yùn)生成量可根據(jù)城市經(jīng)濟(jì)開(kāi)展程度采用簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型如生成率模型確定。1.4交通分布預(yù)測(cè)交通分布預(yù)測(cè)可分為城市客運(yùn)交通分布預(yù)測(cè)和

7、貨運(yùn)交通分布預(yù)測(cè)。其中客運(yùn)交通分布預(yù)測(cè)按市內(nèi)交通分布和對(duì)外及過(guò)境交通分布預(yù)測(cè)。前者一般采用美國(guó)公路局單約束重力模型,后者可采用較為簡(jiǎn)單的增長(zhǎng)系數(shù)模型或福來(lái)特模型2。貨運(yùn)交通分布預(yù)測(cè)用美國(guó)公路局單約束重力模型3進(jìn)展-分布量預(yù)測(cè)方法如下:式中:為交通區(qū)與交通區(qū)之間的客(貨)流分布量;為交通區(qū)的發(fā)生客(貨)流量;為交通區(qū)的吸引客(貨)流量;()為道路交通阻抗參數(shù),有-、-等形式,常用前者;為交通調(diào)整系數(shù)。模型中所有的參數(shù)確定后,即可進(jìn)展-分布量的計(jì)算。2城市常規(guī)道路交通網(wǎng)絡(luò)交通供應(yīng)預(yù)測(cè)城市常規(guī)道路交通網(wǎng)絡(luò)是指除軌道交通之外的城市道路交通網(wǎng)絡(luò),一般為路面是水泥混凝土或?yàn)r青混凝土構(gòu)造的道路交通網(wǎng)絡(luò)。城市

8、各類常規(guī)道路交通路網(wǎng)密度、道路寬度和機(jī)動(dòng)車道的條數(shù)按照?城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?(1995年1月發(fā)布)的要求確定。根據(jù)城市開(kāi)展戰(zhàn)略,有了初步的常規(guī)道路交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)后,即可進(jìn)展供應(yīng)預(yù)測(cè)。城市常規(guī)道路交通網(wǎng)絡(luò)的交通供應(yīng)預(yù)測(cè),即預(yù)測(cè)當(dāng)城市常規(guī)交通網(wǎng)絡(luò)到達(dá)設(shè)計(jì)通行才能時(shí)每一路段上人的流量(客流量)。在交通供應(yīng)預(yù)測(cè)的過(guò)程中必須注意以下兩個(gè)前提:首先,各交通區(qū)之間的阻抗恒定不變。城市道路規(guī)劃的目的是為了在頂峰小時(shí)交通量到達(dá)設(shè)計(jì)通行才能時(shí),道路所能包容的交通量處于不產(chǎn)生擁堵的理想狀態(tài)。其余的交通需求那么由城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)承當(dāng)。即交通規(guī)劃的目的是以城市交通供應(yīng)是否到達(dá)城市道路交通需求為界限的。所以,各

9、交通區(qū)之間的阻抗可以不采用容量限制的形式,而直接以城市道路到達(dá)級(jí)或者級(jí)效勞程度時(shí)的行車速度為計(jì)算根據(jù),根據(jù)各路段的長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)行車速度,求出交通區(qū)之間的平均出行時(shí)間為路阻函數(shù)。此外,各條道路交通量必須扣除貨運(yùn)交通量再預(yù)測(cè)交通供應(yīng)。因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ǚ謸?dān)的是客運(yùn)交通量,所以必須將貨運(yùn)交通量全都?xì)w為常規(guī)交通量。貨運(yùn)交通量在城市常規(guī)道路交通網(wǎng)絡(luò)中的分擔(dān),可以根據(jù)貨運(yùn)-分布先求出每對(duì)交通區(qū)之間貨運(yùn)交通所需的車道數(shù),然后根據(jù)交通需要,遵循貨運(yùn)交通服從客運(yùn)交通的原那么,決定貨運(yùn)道路及其交通量在城市道路上的分配。再將這種交通量折算成標(biāo)準(zhǔn)車型的交通量從城市道路網(wǎng)到達(dá)級(jí)或者級(jí)效勞程度時(shí)的交通量中扣除出來(lái)。貨運(yùn)交通所

10、需的車道數(shù)按下述公式確定4:式中:為車輛飽和度,到達(dá)最高為100%;需為貨運(yùn)車輛需要占用車道的長(zhǎng)度;供為交通干道為貨運(yùn)車輛可能提供的長(zhǎng)度;為城市所需貨運(yùn)車輛總數(shù);間為平均車頭間隔長(zhǎng)度,可以根據(jù)行車視距確定;干為為貨運(yùn)車輛提供效勞的交通干道的長(zhǎng)度,根據(jù)規(guī)劃資料確定;交為干道網(wǎng)的空間利用率,根據(jù)道路交通條件和交通組織確定。扣除貨運(yùn)交通量后,就可以計(jì)算每一路段客流量。這需要預(yù)測(cè)各種常規(guī)交通客運(yùn)車輛分擔(dān)客流量的比例,通過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)查出各種車型對(duì)標(biāo)準(zhǔn)車型的交通量折算系數(shù)。交通方式的預(yù)測(cè)各城市均有成熟的模型,這里不展開(kāi)討論。下面討論如何將城市道路上車流量轉(zhuǎn)化為客流量的問(wèn)題。根據(jù)“四階段預(yù)測(cè)法中交通方式的分擔(dān)

11、所述的數(shù)學(xué)模型與方法進(jìn)展計(jì)算分析,預(yù)測(cè)的某路段上第種交通方式分擔(dān)的客流量的比例設(shè)為,并假設(shè)該路段上的客流量為(待求),那么這種交通方式分擔(dān)客流量的大小為();設(shè)第種交通方式一輛車的平均載客量為,那么需在這段路上運(yùn)行的該種交通方式的交通量為(/),再設(shè)這種交通方式對(duì)標(biāo)準(zhǔn)車型的交通量換算系數(shù)為,而相應(yīng)該路段上扣除貨運(yùn)交通量剩余的交通量為,那么得下式:由(7)式可求出這段路段上所能分配的相應(yīng)客流量。并可預(yù)測(cè)每段路段上的客流量。3城市軌道交通規(guī)劃與調(diào)整3.1城市軌道交通規(guī)劃城市軌道交通線路一般與常規(guī)交通線路平行設(shè)計(jì),這樣布局有利于乘客換乘。因此,可先按城市軌道交通線路平行于常規(guī)交通線路的方法完成軌道交

12、通初步規(guī)劃,然后根據(jù)城市用地特點(diǎn)和景觀要求,再進(jìn)展完善。因?yàn)槌鞘薪煌ㄒ?guī)劃到達(dá)的理想狀態(tài)是規(guī)劃的城市道路最終到達(dá)級(jí)或者級(jí)效勞程度。按照這個(gè)設(shè)想,可以采用“四階段預(yù)測(cè)法中交通量分配步驟中的多途徑分配法計(jì)算,先將城市總交通需求全部分配到網(wǎng)絡(luò)上面。因?yàn)樽罱K按照“四階段預(yù)測(cè)法對(duì)交通量在城市道路網(wǎng)絡(luò)(包括軌道交通)上的分配結(jié)果是,城市各條道路上分配得到的交通流量的大小正好使城市道路最終到達(dá)級(jí)或者級(jí)效勞程度,在這種情況下采用多途徑分配方法已經(jīng)具有很高的準(zhǔn)確性。然后計(jì)算各路段上的剩余交通流量,再進(jìn)展城市軌道交通規(guī)劃。1)求算各路段客流量通過(guò)城市常規(guī)交通網(wǎng)絡(luò)的交通供應(yīng)預(yù)測(cè),求得各路段可以分配的客流量為:=(1,

13、2,)(8)假設(shè)常規(guī)交通道路上的客流容量可以無(wú)限大,交通阻抗按級(jí)效勞程度時(shí)每一路段的長(zhǎng)度除以設(shè)計(jì)車速計(jì)算,求出城市總交通需求在各路段上的分配。計(jì)算式如下:式中:為第對(duì)起訖點(diǎn)之間預(yù)測(cè)的-分布量;為第對(duì)起訖點(diǎn)之間的在路段上的分配率,由“四階段預(yù)測(cè)法中交通量分配步驟中的多途徑分配法計(jì)算獲得;為按假設(shè)條件城市總交通需求需要路段上分配的客流量。由式(19),可以得到按假設(shè)求出的城市總交通需求在各路段上分配的客流量為:=(12)(10)2)求算剩余客流量和布置軌道交通線式(10)與式(8)相減,便得到需要軌道交通分配的剩余客流量:=(1,2,)=(1-1,2-2,-)(11)就是剩余交通需求。據(jù)此作為城市

14、軌道交通線路的初步布置。從中找出大于或等于單條軌道交通線(主要為輕軌和地鐵)輸送乘客才能的所有項(xiàng)。假如滿足要求,那么在路段上布置符合相應(yīng)輸送才能的軌道交通線。為分配率矩陣是按照上述假設(shè)進(jìn)展計(jì)算的,所以城市總交通需求在常規(guī)交通網(wǎng)絡(luò)某路段上的分配與每一路段上的交通阻抗有關(guān)。但是,在路段上布置軌道交通線,因軌道交通線上的阻抗比常規(guī)交通要低得多,路段上的交通阻抗將會(huì)下降很多,所以路段上分配的客流量要比大一些,也即軌道交通線的布置會(huì)引起客流量的重新分布。故在決定某條常規(guī)交通路段上是否布置軌道交通線時(shí),可對(duì)的要求有所降低。例如,當(dāng)路段上大于或者等于軌道交通線輸送乘客才能的90%時(shí),即可布置軌道交通線。3)

15、軌道交通網(wǎng)絡(luò)的初步規(guī)劃完成軌道交通線的初步布置后,再將其連成為初步的網(wǎng)絡(luò)。假如軌道交通線在某些位置是不連續(xù)的,那么根據(jù)常規(guī)交通路段上剩余客流量的大小和城市規(guī)劃布局的特點(diǎn)進(jìn)展連接,使之成為完好的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)。這種城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)即可作為初步的規(guī)劃設(shè)計(jì)成果。3.2城市軌道交通規(guī)劃的調(diào)整城市軌道交通對(duì)城市用地規(guī)劃具有導(dǎo)向作用6。當(dāng)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)形成后,應(yīng)調(diào)整城市土地利用規(guī)劃,根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算方法調(diào)整城市軌道交通沿線土地開(kāi)發(fā)強(qiáng)度。因城市土地利用規(guī)劃調(diào)整后產(chǎn)生的城市交通需求的變化,可通過(guò)較為簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)模型和方法,反映在城市各條道路上。由于軌道交通的布置,將引起客流量的重分配,使與軌道交通相連接的某些

16、常規(guī)交通路段的交通流量增大,可能又存在剩余交通需求大于或者等于軌道交通供應(yīng)的路段。這就需要在某些路段上重新布置軌道交通線,以完善城市軌道交通規(guī)劃。下面討論客流量重分配后軌道交通規(guī)劃的完善方法。將初步完成的城市軌道交通規(guī)劃路網(wǎng)布置在城市交通網(wǎng)絡(luò)圖中,根據(jù)這個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)圖重新計(jì)算分配率矩陣分配率矩陣中代表一共有段路段。但當(dāng)將軌道交通路段作為單獨(dú)的路段考慮時(shí),值的大小可以變化,即增大至所有軌道交通路段與常規(guī)交通路段的數(shù)量之和。由于軌道交通對(duì)城市用地規(guī)劃的導(dǎo)向作用產(chǎn)生的客流量的變化可以直接參加到式(10)中,再將各路段上軌道交通單線輸送乘客才能的大小參加式8)中作為新的交通供應(yīng)新。以新的分配率矩陣代替原

17、分配率矩陣,以各路段新的交通供應(yīng)程度代替原交通供應(yīng)程度,按式(8)(11)重新計(jì)算,并按上述方法完善城市軌道交通規(guī)劃。反復(fù)進(jìn)展上述完善工作,直到最后一次計(jì)算得到所有條常規(guī)交通路段上剩余交通需求小于軌道交通供應(yīng)為止。最后,進(jìn)展整個(gè)城市用地規(guī)劃和道路交通網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整。假如最后一次計(jì)算的所有路段上的剩余交通需求正好都為0,那么為理想狀態(tài)。實(shí)際上,在完成軌道交通規(guī)劃后即到達(dá)這種理想狀態(tài)是不可能的,各路段上剩余交通需求(包括軌道交通在內(nèi))有正有負(fù),但都不是很大。剩余交通需求為正,說(shuō)明本路段交通供應(yīng)仍然小于交通需求;為負(fù),說(shuō)明交通供應(yīng)大于交通需求。這可以通過(guò)部分路段城市道路級(jí)別的改變或車道數(shù)的增減、道路交通網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)的部分調(diào)整完成。此外,需要充分考慮軌道交通和常規(guī)交通以及和城市對(duì)外交通樞紐的換乘問(wèn)題,合理布置各種車站,盡量做到零換乘。參考文獻(xiàn)1江黎明,吳瑞麟.