交通需求预测(二).pdf

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1、七、交通需求预测（二）交通方式划分预测交通分配预测（六）交通方式划分预测 出行产生和分布预测的研究对象是人或货物。交通预测的目的是为交通设施的规划设计提供定量的规模依据，交通设施直接承载的对象是各种交通工具。因为不同交通工具的承载率不同，就同一批人出行而言，对交通工具的不同选择结果将导致不同的车辆出行量，所以明确交通工具的选择，把以人或吨为单位的出行量转化成以交通工具为单位（车、车皮、集装箱等）的出行量是非常必要的。“交通方式划分(MSMode Split)是出行者对交通工具的选择。（六）交通方式划分预测 就大交通而言，方式划分是指对铁路、公路、航空、水运、管道五种方式的选择，就城市交通而言，

2、是指对公共交通与个体交通或机动车与非机动车等的选择。交通方式：1.城际间：铁路、公路、航空、水运、管道；2.城市范围：轨道（地铁、轻轨、独轨等）、水运、道路（行人、非机动车、摩托车、出租、公共电汽车、客车、货车）。=管道水运航空公路铁路ijijijijijijtttttt=水上机动非机动行人轨道ijijijijijijtttttt出租车货车公共电汽车轿车摩托车ijijijijijttttt（六）交通方式划分预测客运运行速度(km/h)Co2排放(g/人km)能 耗(千卡/人km)死亡人数(人/亿人km)运输能力(人/时单向)家庭轿车2344.66001.172200公共汽车1119.41540

3、.0821.4-2.1万客轮3023.9-航空80030.2456-铁道30-2004.785.50.0058.3万高速铁路2005.60.08.3万地铁30-603770.0055.0-8.4万路面电车20-309-0.0050.5-1.4万新交通系统3071190.0050.84-2.5万各种交通方式的特性比较各种交通方式的特性比较Step3Step3：方式划分：方式划分各种交通方式的各种交通方式的ODOD矩阵矩阵0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%12345678910出行距离（km）公交汽车客车出租车摩托车自行车步行微观模型：各

4、种方式距离转移曲线 出行方式受出行者经济水平、年龄特征、各种交通方式出行成本和交通设施服务水平以及交通政策等诸多因素影响。宏观把握。即从战略、政策上确定各种交通方式发展方向及在城市交通中功能地位。微观模拟。在微观上建立合理的方式模型，以确定交通单元间交通活动量方式分担比例。结合宏观和微观综合分析，确定方式比例，并生成各公共交通方式的OD矩阵。公交出行OD矩阵（1）交通方式划分类型 1）多层或单层划分 多层划分（二者选一）等）轨道交通（地铁、轻轨车）常规公交（公共汽、电公共交通含出租车）小汽车摩托、助动车个人机动交通机动车自行车步行非机动车全方式(（1）交通方式划分类型 单层划分（多者选一）将上

5、述六种基本方式步行、自行车、摩托车（含助动车）、小汽车、常规公交、轨道交通作为选择对象。（1）交通方式划分类型 2）根据服务提供者划分 以城市交通的人员出行为例，可归结为两种：公交方式直接服务者是公交公司，非公交方式直接服务者是道路部门。我国目前的交通方式划分大多采用这种办法。出租车车、单位车步行、自行车、私家私人交通个人交通轻轨等）城市轨道交通（地铁、公共汽、电车公共交通全方式（2）影响出行方式选择的因素 1）出行者或分区特性 家庭车辆拥有情况。主要指自行车、助动车、摩托车、小汽车。出行者年龄。不同年龄的出行者偏好于不同的交通工具，如老人、小孩偏好于公共交通。收入：高收入者偏向于小汽车，而低

6、收入者偏向于公共交通或骑自行车。分区可达性。包括道路密度、公交网密度。（2）影响出行方式选择的因素 2）出行特性 出行目的。上班、上学偏向于公交车，购物、社交等偏向于出租车或私人交通。出行距离。近者偏向于步行和非机动车。步行3km自行车5km摩托车8km公共汽车300km轿车500km货车1000km、高附加值货物水运(内河)短途、捷径、观光水运(近海、远洋)旅游、散货、低附加值货物出行距离（2）影响出行方式选择的因素 3）交通设施的服务水平 费用。对公共交通，指车票；对个人交通，指汽油费、车耗等。时间。含坐车、等车、转车以及上下车前后、换乘步行的时间。从这个角度来说，具有门对门特点个人交通优

7、于公共交通。舒适度。包含坐与站的区别以及坐椅的舒适程度、站立的宽松程度 可靠性。指车辆到离站的准时性。安全性。（2）影响出行方式选择的因素 4）地区特性 城市规模大 交通设施水平高 公共汽车利用率高 山川、河流多 汽车利用率高 雨天、雪天 公共交通方式利用率高 停车设施 舒适性和便利性 5）区内人口密度 人口密度高 公共交通利用率高公共交通划分率区人口密度非汽车保有家庭1辆/户2辆/户（2）影响出行方式选择的因素 城市交通中，货物出行基本上都是使用汽车，因此，一般不存在方式划分问题。大交通中，影响货物交通方式划分的因素有：货物的类型。分笨重类（煤炭、矿石、钢铁、粮食、木材、建材等），一般工业品

8、类，特殊类（危险品、冷藏品、鲜活品、贵重品）分区的可达性。出行特性。指出行距离和起讫点之间是否有陆路连通。交通设施服务水平。指费用、时间和安全性（3）方式划分方法 最早的交通规划理论没有研究交通方式划分，只研究出行生成、出行分布和交通分配。1960年代中叶，日本学者首先提出方式划分问题。早期主要从集计的角度研究该问题，1970年代以来以McFadden为代表的一批学者将经济学中的效用理论引用过来，并以概率论为基础，从非集计的角度对方式划分问题进行研究。相比而言，集计模型比较简单，非集计模型要复杂得多，到目前为止非集计模型仍是研究热点。（3）方式划分方法I 类：II 类：III 类：IV 类：V

9、 类：D A GMS MS A G D DMS A G D A G MS D AMS G 四种集计的方式划分模型 1、G-MS结合的方式划分结合的方式划分 1）产生量MS预测 与出行生成模型结合在一起，即开始就按不同的交通方式统计各自的出行生成量。如同出行产生量预测，可采用类型分析法和线性回归法。四种集计的方式划分模型 2）吸引量MS预测 式中：分区i第k方式出行产生量理论值i分区第s类用地的岗位数；i分区第s类用地岗位弹性系数；全市s类用地每个岗位对第k方式出行的吸引率（平均吸引量）。=sisksiskiwdBkiBisdisksw四种集计的方式划分模型 2、生成后的方式划分模型、生成后的方

10、式划分模型 因尚未进行出行分布预测，方式划分仍只能主要以出行者或家庭或分区的特性为依据，多采用线性回归模型。已知一个分区总的出行产生量和出行吸引量，现只要预测各种方式的比例。如以公共交通和个人交通两种方式划分为例，分区出行产生量的方式划分比例由：分区的居民人口数、人均收入水平、人均私车拥有量、道路服务水平、公交服务水平决定。回归模型为：四种集计的方式划分模型 分区出行吸引量的比例由：分区的学校、商店、工厂、办公的岗位数、道路网水平、公交网水平决定。回归模型为公公道道私私收收人人公xbxbxbxbxbb+=公个=1公公道道办办自自商商学学公xcxcxcxcxcxcc+=公个=1四种集计的方式划分

11、模型 3、DMS结合的方式划分结合的方式划分 把方式划分作为出行分布的一部分同时进行。其中，分区i、j之间采用方式k的出行分布量，k=1表示公共交通，k=2表示个人交通；采用方式k的交通阻抗。=jlijljijkjikijdfAdfAPT)()(kijT)(ijkRf四种集计的方式划分模型 4、分布后的方式划分、分布后的方式划分 即在出行分布和交通分配之间进行交通方式划分。在求出出行分布量后再进行方式划分，可以综合考虑各方面的影响因素来确定出行者选择各种交通方式的比例。1960年代日本学者提出“转移曲线方法(shift curse method)”，该方法在六、七十年代得到了广泛的应用。四种集

12、计的方式划分模型 这里仍以公共交通和个人交通两种方式为例，挑选几个主要的因素作为这两种交通方式选择的决定参数。通过对这些因素取值与对应的两种方式的选择比例所构成的样本进行统计分析，得出多条比例变化曲线，在作方式划分时就可参照这些曲线来确定选择各方式的比例。这些曲线叫做“转移曲线”或“分担率曲线”公共交通划分率区人口密度非汽车保有家庭1辆/户2辆/户四种集计的方式划分模型公交百分比（%）公交百分比（%）100 工作出行，服务水平比 1.25，费用比 1/4 收入等级 3，费用比 1/4 低收入 服务水平比：1.25 中收入 2.50 高收入 7.00 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4

13、5 公交/个人交通出行时间比 公交/个人交通出行时间比 （1）华盛顿市 （2）多伦多市 四种集计的方式划分模型 转移曲线是根据大量调查统计资料绘出各种交通方式分担率与其影响因素间的关系曲线。从这些转移曲线可以看出，选择不同交通方式的比例是由出行者的收入、公共交通/个人交通的出行时耗比、费用比、服务水平比等参数决定，方式选择比例在坐标系上用曲线表示。这种方法简单直观，但决定参数往往被分成若干离散的等级，所以比较粗糙。四种集计的方式划分模型 例如，某规划区的出行分布矩阵（不含步行）如表34所示，各交通小区间的自行车和公共交通出行时耗矩阵分别见如表35和表36。表3-4 出行分布矩阵 终点区 起点区

14、 1 2 3 Pi 1 546 352 81 979 2 511 1303 172 1986 3 417 594 962 1973 Aj 1474 2249 1215 4938 四种集计的方式划分模型表3-5 自行车出行时耗矩阵（分钟）终点区 起点区 1 2 3 1 7.5 15 50 2 15 2.5 40 3 40 35 15 表3-6 公共交通出行时耗矩阵（分钟）终点区 起点区 1 2 3 1 12.5 25 30 2 25 7.5 30 3 30 25 15 四种集计的方式划分模型 应用自行车与公共交通出行时耗之比的转移曲线得到的一组离散值如表3-7所示表37 转移曲线的一组离散值 T

15、TR 00.25 0.26 0.50 0.51 0.75 0.76 1.00 1.01 1.25 1.26 1.50 1.51 1.75 1.76 自行车(%)100 80 60 40 30 20 10 0 四种集计的方式划分模型 从表35和表36得到的TTR（自行车出行时耗/公共交通出行时耗）见表38表3-8 TTR矩阵 终点区 起点区 1 2 3 1 0.60 0.60 1.67 2 0.60 0.33 1.33 3 1.33 1.40 1.00 四种集计的方式划分模型 由TTR矩阵对照表37之转移曲线的离散值，查得自行车出行百分比，再乘以表34中OD相应值，便得自行车出行分布矩阵（表39

16、）表3-9 自行车出行分布矩阵 终点区 起点区 1 2 3 Pi 1 328 211 8 547 2 307 1043 34 1384 3 83 119 385 587 Aj 718 1373 427 2518 四种集计的方式划分模型 用表34的出行分布矩阵减去表39的自行车出行分布矩阵，便得公交出行分布矩阵（表310）。表3-10 公交出行分布矩阵 终点区 起点区 1 2 3 Pi 1 218 141 73 432 2 204 260 138 602 3 334 475 577 1386 Aj 756 876 788 2420 非集计方式划分方法Logit模型 所谓集计方法，就是以一批出行者

17、作为分析对象，将有关他们的调查数据先作统计处理，得出平均意义上的量，然后对这些量作进一步的分析和研究，像前面的出行产生、出行分布都属于集计模型。而非集计模型则是以单个出行者做为分析对象，充分利用每个调查样本的数据，求出的描述个体行为的概率值。非集计方式划分方法Logit模型 集计方法是以交通分区为研究单位的，将分区中个人或家庭的调查数据进行统计处理，如求平均值、求比例等；再用这些统计值来标定出行产生、分布、方式划分模型中的参数。集计方法的缺点是：为了保证模型的精度，要求相当规模的样本容量；而且在统计求和过程中没有充分利用各个个体（个人和家庭）的全部调查数据，即存在信息浪费。因此集计方法需要的调

18、查费用是很大的。非集计方式划分方法Logit模型 非集计方法(disaggregate method)的分析对象是个体，它将个体的原始数据不作任何统计处理直接用来构造模型，它的特点是：调查所得的个人的数据能得到充分的运用；要求的样本容量较小。非集计模型的种类很多。最早人们提出了Logit模型和Probit模型，但这两种模型都有明显的不足，后来人们为弥补这些不足，又提出多种改进的Logit模型。非集计方式划分方法Logit模型 式中为采用公共交通方式与采用个体交通方式的效用的差异，即以客运综合费用差异构成的效用函数。而为在此效用函数下出行者选择方式m的概率)162(11)/2()152(1)/1

19、(*+=+=ijijijUrUUreijmPeeijmP*ijU)/(ijmPr我国城市客运交通结构现状分析 我国大城市客运交通结构按公交出行比重大小划分，大致可分为4类。第一类城市公交出行比重在25%以上，包括北京、上海、大连、重庆、武汉等。这些大城市平均出行距离较长，促使较多的居民选择公交方式，同时这些城市公交系统的建设水平和服务水平相对较好。其他几个城市（除长春外）受城市用地布局的影响，不利于自行车出行。全国全国2020个城市的交通方式构成个城市的交通方式构成城市城市统计统计年份年份公交公交自行自行车车步行步行单位车单位车摩托摩托车车出租出租车车其他其他武汉武汉198720.1235.2

20、337.39-7.26199848.545.6-2.4-1.61.9大连大连198636.0823.5635.743.96-0.66199440.912.833.610.5-2.2上海上海198636.124.236.32.30.10.20.7199522.934.4*36.55.8-1.50.2北京北京198624.3254.0213.764.35-0.303.25199434.749.5-15.8重庆重庆198526.10.669.12.40.20.61.0长沙长沙199816.223.248.42.55.41.42.9长春长春199723.332.127.06.80.17.80.9兰州兰

21、州198422.629.345.0-3.1抚顺抚顺198722.124.540.4-13.0南京南京198619.244.133.12.50.30.10.7200124.441.026.53.12.71.01.3全国全国2020个城市的交通方式构成个城市的交通方式构成城市城市统计统计年份年份公交公交自行自行车车步行步行单位单位车车摩托摩托车车出租出租车车其他其他哈尔哈尔滨滨1985198517.717.728.528.539.439.4-14.414.4鞍山鞍山1994199413.113.157.257.222.122.15.25.21.31.31.01.00.20.2杭州杭州1986198

22、613.013.056.356.327.727.7-3.13.1贵阳贵阳1987198711.611.613.013.069.769.7-5.75.7广州广州1984198411.7411.7437.2437.2445.5845.584.334.330.420.420.340.340.350.351998199817.517.521.521.541.941.95.15.110.410.40.70.72.92.9深圳深圳1995199516.416.422.922.933.333.319.319.33.83.8-4.24.2沈阳沈阳1985198510.1010.1058.6558.6529.0

23、029.00-2.252.25成都成都199519959.59.551.551.536.036.0-3.03.0天津天津1981198110.3310.3344.5444.5442.6242.62-2.512.51199019908.38.374.674.610.610.64.04.00.00.00.00.02.52.5郑州郑州198719873.23.263.163.133.033.00.00.00.00.00.00.00.80.8石家石家庄庄199819982.92.954.454.433.633.62.52.54.54.51.51.50.60.6我国城市客运交通结构现状分析 第二类城市公

24、交出行比重为15%25%，包括南京、长春、兰州、抚顺、广州、深圳、哈尔滨等。这些城市的人口都在300万以上，市区地形属平原微丘，城市布局多为单中心平面布置。相对于其他城市，具有较好的公交线网，公交出行比例处于中上水平，基本上反映了我国现阶段大城市客运交通系统建设及运营状况和公交系统可能吸引的客源水平。我国城市客运交通结构现状分析 第三类城市公交出行比重为10%15%，包括贵阳、沈阳、杭州和鞍山等城市。这类城市公交比重较低，与其大城市交通需求不相适应，反映这些城市公交设施不足，服务水平较差。第四类城市的公交出行比重不足10%，如天津、石家庄、郑州、成都等。这些城市规模并不小，也都是平原型城市，公

25、交比重却极低，反映了这些城市长期以来不重视公交系统建设和管理，使公交服务处于严重萎缩的境地。居民出行转向自行车和其它私人交通工具汽小确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 从居民出行特征调查可以得到居民出行次数和出行时耗分布的特征曲线。计划经济时期，厂矿、企事业单位办社会，住宅和工作地点靠得很近，因此，绝大多数居民的出行距离都很短。确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 进入市场经济后，居民可以自由选择居住地点和住宅类型，加上城市土地功能的重新调整，许多原来住在市中心区的居民大量迁到城市外围，出行距离分布有了明显变化，交通方式也有了很大变化。确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法

26、当前我国许多城市自行车的出行比例高达5060%，而公交出行比例仅为510%。随着居民经济能力和生活水平的提高，他们对出行时耗要求更高。国内某些城市远期公交出行比例定得过高，大于50%，有的甚至提出要消灭自行车，以整肃城市道路交通，但实际上并不具备这样的能力和需求。居民在选择交通方式时考虑的主要因素有：交通主动权，安全、准时、便捷、舒适。其中出行时耗是一项重要指标。确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 骑自行车人的出行时耗(T自)：T自=t骑+t取存=60 l出/v自+t取存（分钟）乘公交者的出行时耗(T公)（318）T公=t步+t候+t车+t步+(t换)=260 l步/v步+t候+60(

27、l出 2 l步)/v送+(t换)（分钟）（319）确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 式中：l出居民出行距离（公里）；l步、t步居民从出发地步行到公交车站或下车后从车站步行到目的地的距离（公里）、时耗（分钟）；t候居民候车的时耗（分钟）；t车居民在公交车内乘车的时耗（分钟）；t换需要换车的人换乘公交的时耗（分钟）；t骑骑车出行的时耗（分钟）；t取存拿取和存放自行车的时耗（分钟）；v自自行车的行程速度（公里/小时）；v送公交车的运送速度（公里/小时）。确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 令T=T自-T公=0，则T自=T公 联立（318）和（319），得 T=bl出at候（320）

28、式中：a=260l步/v步 260l步/v送t取存b=(60/v自)(60/v送)一个城市的公交线网、站点布局、运送车速、自行车速度等都是已知的，将其代入上式，就可求出式中a、b的值。确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 已知 a=260l步/v步 260l步/v送t取存 b=(60/v自)(60/v送)令T=bl出at候0 l出5.4min2/18min4/4300，存取送候步步thkmvthkmvml图1 一般情况下居民出行距离分布图确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 在图1的出行距离横坐标上绘出T=0的交点。在交点的左边，T自T公；在交点处，T自=T公，是居民出行时选择自行

29、车还是公共交通的争夺区。由于公交候车时间是可变的，有人不会骑车或不爱骑车。所以争夺区有个范围。确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 在出行时耗横坐标上绘出T=0交点。在交点的左边，T自T公；在T=0 处，T自=T公，是居民出行时选择自行车还是公交的争夺区。由于公交候车时间是可变的，且有人没有自行车、不会骑车或喜爱骑车。所以争夺区应有一个范围。此法也可以对私人机动车与轨道交通的出行时耗作争夺区分析。确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 根据远期城市土地使用与人口分布、城市年龄结构与交通方式、收入水平与交通方式等的关系，在交通预测时，可以得到规划期居民出行分布曲线，通过远期公交规划，将

30、规划的各项服务指标代入，就可以框算出未来可能选用公交和自行车的居民出行比例。这为初步确定城市交通方式结构提供了定量依据。确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 为了增加公交的吸引力，应采用各种方法改变a、b的值，使争夺区向左偏移，扩大T自T公的范围（图2）。这些方法有：加密城市支路网，扩大公交服务范围，缩短乘客步行时间；用GPS技术在站上公布行车时刻表，缩短乘客候车时间；改善道路条件和车辆动力性能，设置公交专用道，提高公交行驶速度；采用低底盘车辆，改善站点设置，缩短停站时间；建立综合换乘枢纽，使线路紧密衔接，便捷换乘。图2 加密公交线网情况下居民出行时耗分布确定公共交通与自行车交通出行比例

31、的简化方法 在建有轨道交通的城市，由于轨道线路网较稀，居民步行到站距离较远，部分抵消了轨道交通提速带来的效果。为此，在轨道交通车站应有地面公交接驳；并设置自行车停车场，使居民能存车换乘，以节省到站时间。反之，若交通混乱，公交行驶速度低，则居民旅行速度慢，甚至降到78公里/小时，而自行车的行驶速度可达12公里/小时。b0，意味着在城市中不论出行多远，骑自行车都比乘坐公交快。确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 结果大量居民转向自行车和其他私人交通，导致道路更拥挤，车速更低，公交每况愈下，掉入恶性循环的旋涡，无法自拔。这种情况在我国一些大城市已经出现，其交通结构是很糟的。正因为此，一些特大城

32、市加快建造快速轨道交通和改善地面公共交通显得十分迫切。所以结合城市居民出行特征，制定相应的交通政策，优先发展公共交通，使交通结构向良性发展，是城市交通发展战略的一项重要内容。步行到轨道交通情况下居民出行时耗分布骑车到轨道交通情况下居民出行时耗分布不论出行多远骑自行车都比乘公交快确定公共交通与自行车交通出行比例的简化方法 实际使用交通工具并非严格按照等时效的出行距离为分界。居民出行调查分析表明，有少量自行车出行T自T公，也有相当的公交出行T公T自。这种状况的出现主要与公共交通系统的吸引力、线路走向、长度、站距、折线系数、班次频率、换乘条件、交通管理等因素有关。可依据居民出行调查，通过统计分析对未

33、来出行方式的选择进行修正。（七）交通分配预测 交通量分配是将经交通方式划分求出的各种交通方式的OD交通量，在交通量守恒原则的约束条件下，分配到各自的网络上去，求出OD之间每条径路的交通量和断面的交通量。图1 交通流分配示意图 图1表示交通分配的概念示意图。在OD之间有n条径路（径路1,经路2,.,经路n）的情况下，如何将OD交通量落实到相应的径路上去。（七）交通分配预测 进行交通分配应考虑如下先决条件：1）交通需求函数 交通需求是交通分配的前提条件之一，其函数形式决定着交通分配的结果，通常采用的交通需求形式有日单位OD交通量、小时单位OD交通量和连续OD交通量；（七）交通分配预测 2）交通网络

34、 交通网络的选取与交通规划的对象密切相关。对道路交通流分配来说，研究干线道路规划，一般以高速公路和国道为对象；研究城市道路网规划，则一般以次干道为对象。研究城市道路交通管理规划，除以次干道为对象外，还要考虑交通信号有无、交通信号的相位与配时、单向通行的有无等；3）路阻函数：确定型、随机型、模糊型。（七）交通分配预测 通过交通量分配，得出输出结果为：1）路段、径路交通量：用于确定路网上的“瓶径”、行驶时间、交叉口交通信号配时、交通影响分析、交通设计等；2）服务水平：道路网的规划、评价。通过交通分配获得的路段、交叉口交通流量资料是检验道路网规划是否合理的依据。（七）交通分配预测 交通分配的作用：1

35、）将现有交通量分配到现有道路网上，了解现有路网的交通负荷及其瓶颈所在；2）将未来交通量分配到现有道路网上，评估其结果，作为未来道路系统发展的参考；3）将未来交通量分配到规划道路网上，决定道路网建设的优先顺序；4）对路网改善的各种比选方案做系统评估；5）由交通分配得到的路网交通负荷状况，可作为确定道路系统设计流量和服务水平参考。（七）交通分配预测 交通分配工作可以分为两类：交通工具的运行线路固定类型和运行线路不固定类型。前者有城市公共交通网、城市轨道交通网，这些是集体旅客运输；后者有城市道路网、公路网、高速公路网，一般是指个体旅客运输，这类网络中，车辆是自由选择运行路径的。对于前者，虽然交通工具

36、（如公共汽车）的线路是限定的，但对个体旅客来说，如果两点之间有多条线路或多种交通工具，他可以选择不同线路或同一线路上运行速度和费用不同的交通工具。（七）交通分配预测 由于城市道路网的主要承载对象是车辆，交通分配中的出行分布量一般是指机动车，以pcu为单位。交通预测的第一步是预测交通产生量和吸引量，这个预测值一般是以“人”为单位的，后来经过方式划分，将以人为单位的出行量转化成以车为单位的出行量。由于公共汽、电车是按固定路线行驶的，不能自由选择行驶路径，故交通分配不包括这部分车辆，交通分配的对象是走行线路不固定的机动车分布量。（1）交通分配的原则）交通分配的原则 交通分配对象为个人用户，各人的径路

37、选择基准不同，又根据不确定的交通信息和以往的行驶经验等进行主观判断，因此问题在于如何用数学方法描述每个人的交通选择行为。正因为如此，很多研究人员致力于对该问题的研究，取得了可喜的成果。在交通分配中，通常假设各个用户的径路选择基准相同，或者从网络整体考虑，交通流遵循某一原则。（1）交通分配的原则）交通分配的原则 1）时间比分配原则 时间比分配原则是由日本学者米谷荣二(Kometani Eiji)教授和饭田恭敬(Iida Yasunori)教授以及星野哲三(Hoshino Tetsuzo)教授首先提出，在交通流分配中应用最早的原则，是一种多径路分配的原则。该原则将OD交通量，按照OD对之间径路的行

38、驶时间成反比的比例分配到径路上去。（1）交通分配的原则）交通分配的原则 2）等时间分配原则 等时间分配原则是J.G.Wardrop于1952年提出的原则。它以路段的行驶时间随其断面交通量而变化为前提，假定用户始终选择起讫点间行驶时间最小的径路行驶。J.G.Wardrop对该分配原则进行了如下表现：“（起讫点间的）行驶时间对实际上被利用的道路来说都相等，并且比未被使用的那条道路都小”。指出：“交通状态最终可以假设为一种平衡状态，达到这种平衡状态，不能因为选择新径路而缩短行驶时间，因此这种分配原则是非常现实的”。（1）交通分配的原则）交通分配的原则 等时间分配原则是在用户掌握了所有径路的完全信息的

39、情况下，全部选择行驶时间最短的径路的结果，又称为“用户均衡(user equilibrium)原则”，是一种以用户为中心的原则。可以想象，它是一种理想的原则。然而，它的提出，为交通分配问题，乃至交通规划问题的科学求解作出了卓越贡献。（1）交通分配的原则）交通分配的原则 3）总行驶时间最小化分配原则 总行驶时间最小化分配原则是基于整个道路交通系统资源的有效利用的原则，属于一个运输规划问题，也是由J.G.Wardrop首先提出的。总行驶时间最小化分配原则称为系统平衡(system equilibrium)原则。由此可以想象，总行驶时间最小化分配原则是道路交通管理者应该注目的原则，借助于智能交通系统

40、(ITS)，将会得以实现。（2）交通网络的表示方法）交通网络的表示方法 在处理交通网络时，首先必须把交通网络抽象化，即把交通网络抽象为点（交叉口）与边（路段）的集合体。123456789（3）交通阻抗）交通阻抗 交通阻抗指交通网络上路段或路径之间的运行距离、时间、费用、舒适度或这些因素的综合。具体到不同交通网络其含义随人们关注点不同而有所偏重，或为了简单起见，单指其中某个因素。如对城市道路网，一般指出行时间，对公路网较多地指距离。交通阻抗有两部分组成：路段上的阻抗、节点处的阻抗。（3）交通阻抗）交通阻抗 1）路段上的阻抗）路段上的阻抗 在诸多交通阻抗因素中，时间因素是最主要的。对单种交通网络，

41、出行者在选择路径时，一般都是以时间最短为目标。有些交通网络，路段上的走行时间与距离成正比，与路段上的流量无关，如城市轨道交通网。此时用时间或距离作为阻抗是等价的，为了量测方便，选用距离较好。有些交通网络，路段上的走行时间与距离不一定成正比，与路段上的流量有关，如公路网、城市道路网。此时用时间作为阻抗美国联邦公路局路阻函数模型 式中：t行驶时间（分钟），即路权；t0自由交通流时的行驶时间（分钟），即按设计车速运行的行驶时间；V 路段上的交通量，辆/小时；C 路段的通行能力，辆/小时：参数。该模型只考虑机动车交通负荷的影响，常用于公路网规划。()CVtt+=10、回归路阻模型 针对我国城市交通实际

42、，建立以下回归关系模型作为城市道路的路阻函数。其中，V1、V2分别为机动车、非机动车路段交通量；C1、C2分别为机动车、非机动车路段通行能力()()()()222111022211101143CVkCVkttCVkCVkttkk+=+=或基本参数的确定 零流路段行驶时间t0的确定：式中：L路段长度u0交通量为零时的行驶车速 式中：r1自行车影响折减系数r2车道宽度影响系数v0路段设计车速00uLt=0210vrru=机动车道路段通行能力C1的确定 C1是通过对理论通行能力进行修正而得，修正包括：自行车影响折减系数(r1)、车道宽度影响折减系数(r2)、车道数修正(r3)、交叉口影响折减系数(r

43、4)等。自行车道路段通行能力C2：W2非机动车道宽度432111500rrrrC=()9005.022=WC（3）交通阻抗）交通阻抗 2）节点处的阻抗）节点处的阻抗 车辆在节点处也是要花费或多或少时间代价，如机动车在城市道路信号灯交叉口等待绿灯。节点处的阻抗可分为两类：不分流向类在某个节点各流向的阻抗基本相同，或者没有明显的规律性的分流向差别。对这类问题比较好处理，其总阻抗可以用下式表示：（3）交通阻抗）交通阻抗tij=dij+yj 式中：tij车辆在相邻交叉口i、j所花的总时间；dij车辆在路段上(i,j)的行驶时间；yj车辆在节点的延误。分流向类不同流向的阻抗不同，且服从某种规律。（3）交

44、通阻抗）交通阻抗 3）出行路权）出行路权 城市道路网规划：出行路权为所有路段的行驶时间及所有交叉口的延误之和。公路网规划：可不考虑交叉口延误的影响，出行路权为路段行驶时间。（4）交通分配方法）交通分配方法 Wardrop第一准则：网络上的交通以这样一种方式分布，就是其所有选用的路线具有相同的出行费用，并且都比没有选用的路线费用小；Wardrop第二准则：拥挤的交通网络在达到平衡状态时，整个网络的平均（总的）出行费用最低。（4）交通分配方法）交通分配方法 例如，考虑一个理想化的城镇，它有一个低通行能力的横穿路径(1000辆/小时)和一个高通行能力的迂回路径(3000辆/小时)。假设在早高峰期间有

45、3500辆车到达城镇并且每个人都想使用最短路径。当两条路径分别对应的费用一致时，就会达到Wardrop平衡。已知迂回路和直通路的费用流量公式如下：（4）交通分配方法）交通分配方法 式中：Cb、Ct_迂回路和直通路出行费用；Qb、Qt相应流量值。利用Cb和Ct相等的关系可求出平衡解。这种思想也能够用到整个网络中。在Wardrop准则下，两个节点之间被使用路线的出行时间是相等的。+=+=ttbbQCQC02.010005.015（4）交通分配方法）交通分配方法 现有的交通分配算法大都满足或近似满足Wardrop准则。其中一些是启发式算法，大部分算法都应用相当精确的数学规划方法。Wardrop第二准

46、则是一种设计准则，与Wardrop第一准则（用户最优准则）相比较，第二准则更注重交通规划和管理人员使交通费用降到最低的作用，从而使系统最优。总的说来，从两个准则得出的交通流量是不一致的，但实际上，每个道路使用者都希望自己服从Wardrop第一准则，即个体最优原则。（4）交通分配方法）交通分配方法 平衡分配法 如果交通分配模型满足WARDROP第一、第二原理，该方法为平衡分配法。非平衡分配法 如果采用模拟方法进行分配，则称之为非平衡分配法。（4）交通分配方法）交通分配方法 1）平衡分配法）平衡分配法 固定需求分配法固定需求分配法 在分配模型中OD矩阵固定不变。其模型为 求解算法：Frank-Wo

47、lfe算法()()()()()()的出行量从jijiTjiXjiTjiXjiXjiVdxxtrrrrijraraVaa=,0,.,s.t.)(min0（4）交通分配方法）交通分配方法 弹性需求平衡分配模型弹性需求平衡分配模型 这类分配模型中，OD矩阵T在分配过程中是连续变化的，OD点对之间的出行量取决于出行时间。模型同固定需求分配模型，约束条件用上式替代。求解时将其转化为固定需求问题求解。),(),(jitFjiT=（4）交通分配方法）交通分配方法 组合分配平衡模型组合分配平衡模型 在组合分配模型中，交通分配与出行分布或方式划分同步进行，并相互影响。平衡分配模型特点：结构严谨，思路明确，但维数

48、太大，约束条件太多，求解困难。（4）交通分配方法）交通分配方法 2 2）非平衡分配法）非平衡分配法 非平衡分配法有：最短路（全有全无分配法）、容量限制分配法、多路径分配法和容量限制多路径分配法。分配手段分配手段 形态形态 无迭代分配无迭代分配 有迭代分配有迭代分配 单路径型单路径型 最短路最短路(全有全无全有全无)分配分配 容量限制分配容量限制分配 多路径型多路径型 多路径分配多路径分配 多路径容量限多路径容量限制分配制分配 交通交通需求需求交通流交通流重分布重分布道路及交叉道路及交叉口流量预测口流量预测交通网络交通网络质量评价质量评价交通规划方案交通规划方案车辆路径车辆路径选择模拟选择模拟最

49、短路交通分配最短路交通分配容量限制交通分配容量限制交通分配多路径交通分配多路径交通分配多路径多路径-容量限制交通分配容量限制交通分配调整交通管理措施调整交通管理措施O-D矩阵矩阵道路交通网络交通流重分布模拟道路交通网络交通流重分布模拟交通流重分布基础交通流重分布基础车辆路径车辆路径选择模拟选择模拟最短路交通分配最短路交通分配容量限制交通分配容量限制交通分配多路径交通分配多路径交通分配多路径多路径-容量限制交通分配容量限制交通分配交通规划方案交通规划方案（4）交通分配方法）交通分配方法 最短路径法最短路径法（全有全无分配法全有全无分配法）在分配中，取路权（两交叉口间的出行时间或费用）为常数，即假

50、设路段行驶车速、交叉口延误不受路段、交叉口交通负荷的影响，以自由交通流状态，按设计车速行驶。每一OD点对应的OD量被全部分配到连接该OD点对的最短线路上，其他道路上分配不到交通量。（4）交通分配方法）交通分配方法 每一OD点对的OD量被全部分配在连接该OD点对的最短线路上，其他道路不分担交通量，故称为全有全无分配法。从某一交通小区的形心出发，以最短路径（最小行程时间或费用）到达其他各区形心的一组路线称为最短通路。当所有起讫点的OD量在道路网上都通过最短通路，即完成了全有全无分配，最后累加得出各路段及交叉口的总交通量。最短路交通分配AB100100100出行量出行量 T(A-B)=100辆辆（4