TransCAD在城市轨道交通客流预测中的应用.pdf

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1、TransCAD在城市轨道交通客流预测中的应用 黎三平 陶志祥 技术应用 研究 铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEYAND DESIGN 2007(1)TransCAD在城市轨道交通客流预测中的应用黎三平 陶志祥(铁道第四勘察设计院线站处 武汉430063)摘 要 简要介绍了城市轨道交通客流预测的重要性及预测方法,探讨在TransCAD软件平台上建立步行、常规公交和轨道联合网络,运用“四阶段”法实行交通预测,实现对轨道交通客流预测的过程。关键词 轨道交通 客流预测 TransCAD引 言当前国内许多大城市为解决城市交通问题正在积极的兴建或筹建快速轨道交通设施,其中轨道交通客流预测是整个

2、轨道交通系统规划与设计的重要依据。本文在分析客流预测的重要性及预测方法的基础上,结合长沙市轨道交通客流预测实例,探讨在TransCAD软件平台上建立集步行、常规公交和轨道的联合网络运用“四阶段”法,实现对轨道交通客流预测的过程。笔者重点探讨了软件中建立联合网络及运用“四阶段”法进行客流预测的过程。1 客流预测的重要性及方法客流是城市轨道交通规划、设计、建设及运营各环节的基本依据,客流预测是城市轨道交通建设的一个十分重要的环节,是各项设计工作的基础,预测结果的可靠与否直接关系到城市轨道交通的建设投资、运营效率和经济效益。在工程可行性研究阶段,项目决策对城市轨道交通工程造价的影响度可达80%-90

3、%,客流量又是决定城市轨道交通工程必要性和可行性的重要依据。在工程设计建设阶段,系统的运输能力、车辆选型及编组、设备容量及数量、车站规模及工程投资等都要依据客流量的大小来确定。在轨道交通运营阶段,客流预测结果偏大、客流不足,将造成运营费用和维修费用的不合理且居高不下,使运营企业长期处于亏损状态,需要政府财政的巨额补贴;预测的客流偏小,则导致拥挤,服务质量下降。客流预测是城市轨道交通建设必要性、规模选择、经济效益分析和各项专业设计的基础和前提依据,科学的客流预测对城市轨道交通可行性研究、城市轨道交通线网布局规划及城市轨道交通建设规模、建设水平等问题的决策都有着极其重要的作用。1从目前国内外采用的

4、预测方法来看,大致可以分为趋势外延法、吸引范围法和交通规划“四阶段法”等三种形式。前两种方法仅考虑了预测线路沿线及其吸引范围内客流的变化趋势,没有考虑轨道交通系统作为整个城市交通骨干建成后,将导致整个城市客流在城市路网上分布状态的变化;第三种方法是以城市居民出行OD调查为基础,按照交通生成预测、交通分布预测、交通方式划分预测和交通分配四阶段,对整个城市客流在路网上的分布进行预测分析,从中确定轨道交通线路上的客流量,该方法具有较严格的数学基础和较高的预测精度。2本文介绍借助TransCAD软件,运用交通规划“四阶段法”实现轨道交通客流预测的过程。42 黎三平 陶志祥:TransCAD在城市轨道交

5、通客流预测中的应用 铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEYAND DESIGN 2007(1)2TransCAD软件的运用2.1TransCAD软件简介TransCAD是美国Caliper公司开发的专供交通需求分析的交通地理信息系统软件,既具有一般GIS的功能,又能够对交通问题提供空间决策支持系统的功能,广泛的用于交通运输业的各个领域,特别是交通规划、设计、研究、管理各咨询服务领域。由于它的结构合理,模型丰富,功能齐全,国家计委交通能源司已将其列为交通规划首选软件。2.2TransCAD应用流程运用TransCAD进行轨道交通客流预测,一般按照下面的流程进行(图1):(1)建立道路网一般

6、情况下,先将道路网在AutoCAD软件里处理好,然后将AutoCAD道路网图,存为.dxf格式,导入TransCAD,生成路网层。TransCAD中路网层的道路网是由一系列连续的路段组成,路段与路段相交的地方代表交叉口。然后对路段设置Walk-time、Driver-time和IVTT等属性字段,分别表示该路段的步行时间、小汽车通行时间以及乘客车内乘行时间(图2)。(2)建立交通小区交通小区用于存放交通小区及其属性信息,如小区人口、土地利用以及发生吸引量等。在轨道交通客流预测的小区划分中,为了保证各个站点上下客流量及线路客流量预测的准确性,应将不同的轨道交通站点划分到不同的小区中去。生成交通小

7、区一般有两种办法:一是利用Tools菜单下Geographic Utilities中的line/Areaconversion命令生成小区,然后把生成的小区修改成我们需要的;二是在AutoCAD软件里先画好,然后将AutoCAD小区图另存为.dxf图形后,导人TransCAD,生成小区层。生成小区层之后,在小区层里添加属性,比如人口、土地利用以及发生吸引量等。(3)建立公交和轨道网52 铁 道 勘 测 与 设 计 铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEYAND DESIGN 2007(1)图 2 首先新建一个路线系统,利用File菜单中的New命令创建Route Systems层,然后用Ro

8、uteSystems下拉菜单中的Editing Toolbox命令,布设公交线路及站点。路线和站点布设完成之后,然后设置属性(图3)。通常常规公交和轨道线路都在这一层中,为进行区分,需要对Route Systems层设置下面几个典型字段:Mode字段,用来定义不同公交方式,如用1代表轨道,2代表常规公交等;Head2way和Variance字段,用来定义车辆的车头时距及方差;Capacity字段,用来定义线路的通行能力,一般用人次表示;Fare字段,用来定义各公交线路的收费方式。图 362 黎三平 陶志祥:TransCAD在城市轨道交通客流预测中的应用 铁道勘测与设计 RAILWAY SURV

9、EYAND DESIGN 2007(1)(4)建立步行系统的选择集在道路网层用Selection命令建立步行选择集,用来表示步行网络,其主要承担小区到站点的步行交通和站点间换乘。步行网络主要包括公交站点周围的步行交通网以及具有换乘功能的各车站间的步行线路。轨道交通客流的预测结果与步行网络的建立方式有密切的联系。(5)建立分配路网 建立交通小区层与路网层的联系一般通过建立虚设的小区质心与路网的连接线,即形心连杆来实现。采用Map Editing中的Connect命令,可连接到路网节点(nodes)上,亦也可连接到路网(lines)上。建立轨道、常规公交层与路网层之间的联系通过将公交站点与路网层的

10、节点相对应而建立起联系。如果公交站点恰好是路网层的节点则可直接建立联系;如果站点不与节点完全重合,则应在一定的距离范围内搜索其对应节点,将该站点近似认为在该节点上。采用Transit菜单下的Tag Stops to Node命令实现。建立交通分配网络TransCAD软件并不是直接在建立的交通网络上进行分布、分配,而是生成一种虚拟的网络结构。通过在路网层用Networks/Paths菜单下的Create命令创建 文件和在Route Systems层用Transit菜单下的Create Network命令创建3.tnw文件实现。该交通分配网络中除了包含各个网络实体外,还包括各种交通实体的属性。(6

11、)交通分配在实现交通分配前,除了建立分配路网还需要完成“四阶段法”的前三个阶段,即交通生成预测、交通分布预测、方式划分。交通生成预测是根据居民出行调查、交通小区用地性质和多因素相关分析,选择各交通小区人口数和就业岗位数等作为居民全方式出行生成的变量,通过运用Planning菜单下Trip Produc2tion/Trip Attraction中的命令建立方程,预测各交通小区的发生量及吸引量。交通分布预测是利用居民出行调查数据,创建现状出行OD Matrix,运用Trip Distribution菜单下的Gravity Calibration命令进行参数标定。然后用Gravity Applica

12、tion命令进行出行分布预测。方式划分是建立出行方式选择模型,首先应确定城市客运交通政策和城市公交服务水平。通过对居民选择出行方式决策心理、决策因素的分析,对相关特征进行量化后,基于单个出行样本,建立公共交通、自行车、步行、其它等四种出行方式选择LOGIT模型。运用Planning下ModeSplit菜单中的逐项命令得到。前三个阶段完成之后,然后在Route Systems层运用随机用户平衡法(SUE)将公交OD在联合网上进行分配,得到轨道交通各条线路的客流结果,包括端面流量、站点上下车人数、换乘量等。3 实例应用3.1长沙市轨道交通线网概况长沙市轨道交通线网总共包含4条主线,3条支线。各线路

13、基本情况如下:1号线包括一条主线和一条支线。主线线路全长33.17km,沿线共设车站22个;支线1A线,线路全长21.0km,沿线共设7个车站。2号线包括1条主线和2条支线。主线线路全长28.02km,沿线共设19个车站;支线2A线线路全长13.79km,沿线共设车站8个支线;2B线线路全长5.77km,沿线共设车站4个。3号线线路全长40.9 km,沿线共设车站22个。4号线线路全长37.9km,沿线共设车站19个。长沙市轨道交通线网示意图见图4。72 铁 道 勘 测 与 设 计 铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEYAND DESIGN 2007(1)3.2 预测结果按照上述流程,采

14、用TransCAD软件对长沙市轨道交通线网客流进行了预测。线路站点乘降量和线路断面流量如表1所列,长沙市轨道交通网络客流量预测如图5所示。表12号线2015年线路站点乘降量和断面流量表单位:人去向上车下车断面流量站名回向断面流量上车下车10740010740高新路站1091701091711876122421392汽车西站站21210124711540918342730148谷丰路站3017741493819775153238391财经学院站3921915941063611039351845912荣湾镇站4553939661028613975821051677五一广场站501038721132

15、85251022180154978芙蓉广场站5296621447243106656872752907袁家岭站517258184694375751146749015长沙火车站4898911065832982 黎三平 陶志祥:TransCAD在城市轨道交通客流预测中的应用 铁道勘测与设计 RAILWAY SURVEYAND DESIGN 2007(1)去向上车下车断面流量站名回向断面流量上车下车6452832147146东二环站47736749762444827730244671火星大道站44997755848193867675941779古曲路站4186268383703181954393815

16、9长沙大道站371336325159613971553424022体育新城站22717158751459960740217580黎托路站158277831941017580新长沙站站158270125243125243合计1243891243894 结语本文探讨了TransCAD软件在城市轨道交通客流预测中的应用。根据长沙市轨道交通客流预测应用的情况来看,该软件用于轨道交通客流预测具有较强的可操作性和实用性。参 考 文 献1梁青槐.城市轨道交通客流预测问题分析及建议J.都市快轨交通,2005(1)2王志栋,苗彦英.城市轨道交通客流预测理论与方法的研究J ,大连铁道学院学报,1996(1)3潘艳荣,邓卫,翟长旭.TransCAD软件在轨道交通客流预测中的应用J.交通与计算机,2006(l)收稿日期:2007-1-3192