交通枢纽规划与设计1 177页

运输需求分析与预测1 运输需求分析与预测，是运输枢纽规划布局的一项重要内容；在进行运输量预测的同时，还应当结合运输结构预测和运输供给能力的预测；宏观上，是规划运输系统投资的基础；微观上，是决定交通运输项目投资的基础。2 第一节社会经济发展预测社会经济发展预测是在国家与地方政府制订的宏观或微观经济政策的指导下，以经济发展的历史与现状为出发点，以调查研究数据和统计资料为依据，以科学的定性分析判断和严谨的定量计算为手段，对预测对象有关的经济活动的发展演变规律进行揭示，从而对预测对象的未来经济发展演变程度预先作出科学的推测。3 交通运输系统是社会经济大系统的子系统；交通运输需求的派生性；与交通运输关系比较密切的主要经济指标：国内生产总值及其构成、国民生产总值、国民收入、社会总产值、工农业总产值及人均指标；与交通运输关系密切的主要社会指标：人口发展水平（人口总量、构成及流动性）和土地利用状况。4 影响运输需求的社会经济因素分析影响旅客运输需求的因素社会经济发展水平国民消费水平人口数量及城市化程度旅行费用，即运输服务价格运输供给的数量与质量政策因素其他运输方式的竞争5 影响货运需求的因素经济发展水平国民经济产业结构和产品结构运输线网的数量和质量运价水平的变动国家经济政策和经济体制的变化资源分布状况6 社会经济发展预测的主要内容人口土地面积社会总产值、工农业总产值、国民收入、国内生产总值、工农业生产总值人均国民收入、人均国内生产总值、职工人均收入、农民人均纯收入财政支出与收入固定资产投资额工农业主要产品产量矿产资源储量7 社会经济发展预测方法及常用模型按社会经济发展预测方法的性质类型定性社会经济发展预测：判断预测法、专家评估法、市场调查法、类推法；定量社会经济发展预测：时间序列分析法、回归分析法、灰色理论等。8 按预测时间长短分类长期社会经济发展预测，15年以上中期社会经济发展预测，5～15年短期社会经济发展预测，5年以下按预测的时态不同分类（是否包含时间变动因素）静态社会发展预测动态社会发展预测9 常用社会经济预测方法介绍德尔菲（Delphi）法预测课题的选择准备阶段选择专家，准备背景材料设计咨询表咨询阶段资料咨询表发给专家，专家寄回，预测小组统计整理整理结果及补充发回专家评论修正，反馈后继续修正二轮汇总结果发回专家，提出最后预测结果及理由数据处理阶段10 主观概率法：指在一定条件下，预测者对经验结果作出主观判断的度量，即可能性的大小，也是个人信念的度量。向预测人员突出明确的预测目标并提供尽可能相近的有关信息资料由预测人员根据自己所掌握的理论、实践经验分别提出各自的预测意见，计算期望预测值预测组织者对各预测人员的期望值进行加权平均11 时间序列分析预测法：一种广泛应用的数量分析方法，主要用于描述和探索社会经济现象随时间发展变化的数量规律性回归分析法：从各种经济社会现象之间的相互关系出发，通过对与预测现象有联系的现象变动趋势分析，预测未来数量状况的一种预测方法12 第二节综合运输需求预测现代交通规划理论中的交通需求预测习惯上分为四个阶段进行：交通发生与吸引预测、交通分布预测、交通方式划分预测、交通分配预测13 运输需求与运输量的关系运输需求是指社会经济生活在人与货物空间位移方面所提出的有支付能力的需要运输量是指在一定的运输供给条件下所能实现的人与货物的空间位移量综合运输需求预测的理论框架14 15 综合运输需求预测的基本原则系统分析原则政策协调原则定性与定量相结合的原则弹性原则历史与未来发展相结合的原则16 第三节综合运输需求总量预测方法综合运输需求量是指在一定时期、一定社会经济结构下进行社会经济活动所产生的交通运输的数量17 定性预测方法经验判断法经理人员判断法专家意见法运输市场调查法18 定量预测方法时间序列法移动平均法指数平滑法自回归分析法19 基于影响因素的预测方法增长率法乘车系数法产值系数法弹性系数法回归预测法灰色预测GM（1，1）模型20 利用运输网络规划理论的运输量预测方法四阶段法是以1962年美国芝加哥市发表的《ChicagoAreaTransportationStudy》为标志，交通规划理论和方法得以诞生。1962年美国制订的联邦公路法规定凡5万人口以上城市，必须制订以城市综合交通调查为基础的都市圈交通规划，方可得到联邦政府的公路建设财政补贴。该项法律直接促成交通规划理论和方法的形成和发展。开始，交通预测只是关于交通发生、交通分布、交通分配三个阶段的预测。20世纪60年代后期，日本广岛都市圈的交通规划首次提出了对不同交通方式进行划分这一新的预测内容。此后，交通规划变成了交通发生、交通分布、交通方式划分和交通分配四个步骤，这就是交通规划的四阶段法（也叫四步法）理论。后来人们将交通方式划分与其他三个步骤做了不同形式的结合，相应的得出各类预测方法。这些都归入四阶段法。21 出行的产生与吸引（TripGeneration,TripOrigin&Destination）交通小区的划分同质性：分区内土地使用，经济，社会等特性尽量使其一致尽量以铁路，河川等天然屏障作为分区界限尽量不打破行政区的划分，以便能利用行政区现成的统计资料考虑路网的构成，区内质心（形心）可取为路网中的节点22 分区数量适当，中等城市不超过50个，大城市最多不超过100-150个。数量太多将加重规划的工作量，数量太少又会降低调查和分析的精度分区中人口适当，约1-2万人，靠市中心分区面积小些，靠市郊的面积大些考虑到干道是汇集交通的渠道，因此一般不以干道作为分区界线，道路两侧同在一个交通区也便于资料整理对于已作过OD调查的城市，最好维持原已划分的小区小区内的出行次数不超过全区域内出行总数的10％-15％发生、吸引交通量与生成交通量的关系23 …...…...…...…...…...…...…...…...发生交通量吸引交通量生成交通量24 出行的影响因素家庭构成与大小：走亲访友，购物等私人出行多；以家庭为单位的工作、业务等出行几乎没有。随着家庭规模的增大，人均出行数减少，例如，购物可由一人代替年龄、性别：男性26~50岁出行多，女性16~50岁出行多汽车保有率高，人均出行数增加。原因：(1)出行需求高的人买车，(2)有车后容易诱发出行。自由时间=24-生活必需时间(睡眠、饮食)-约束时间（工作、学习）自由时间多出行机会大自由出行量：T=at+bt：自由时间；a，b：系数和常数。25 职业、职务：司机、推销、市场开拓人员出行多，教师出行少外出率：因工种、年龄的不同而异企业环境：企业大，外出率高收入：收入高，出行机会多其他：天气、周日、季节等26 年龄段平均出行次数(男)27 女性不同年龄的平均出行次数年龄段28 出行生成量的预测生成交通量（T）TripProduction平均生成交通量法：现状条件下，人均每天的出行次数法。又称交叉分类（CrossClassification）或类型分析法（CategoryAnalysisMethod）29 30 发生与吸引交通量的预测发生与吸引原单位法其中，i,j：小区；x：属性变量（土地利用类别、面积、常住人口、白天人口，工作人口等）；b：某出行目的的平均发生量（出行数/日人）；c：某出行目的的平均吸引量（出行数/日人）。其他方法：多元回归分析模型、增长率法31 例：在某对象区域常住人口平均出行率不变的情况下，求其将来的出行生成量与吸引量（单位：万出行数／日）。32 出行生成量：Tp=28.0+51.0+26.0=28.0+50.0+27.0=105.0现状常住人口：N=11.0+20.0+10.0=41.0将来常住人口：15.0+36.0+14.0=65.0现状平均出行率T/N：105.0/41.0=2.561(出行数/日、人)将来的生成交通量：Tn=M*(T/N)=65.0*2.561=166.5(万出行数/日)33 165.975166.37534 调整方法：总量控制(ControlTotal)因为，T=166.5万次／日，所以35 36 交通的分布(TripDistribution)在交通生成预测阶段，主要是预测各交通小区的发生量和吸引交通量。而在交通分布阶段，则要预测这些吸引、发生交通量从哪里来，到哪里去，即推求出各小区间的交通分布量。37 …...…...…...发生交通量吸引交通量生成交通量…...…...…...…...…...38 现在OD表目标OD表39 增长系数法（GrowthFactorMethod,PresentPatternMethod）假设在给定的条件下，预测。增长系数算法第1步令计算次数m=0；第2步给出现在OD表中、、、及将来OD表中的、、。第3步求出各小区的发生与吸引交通量的增长系数,。40 第4步求第m+1次近似值根据的种类不同，可以分为同一增长率法（UniqueGrowthFactorMethod），平均增长率法（AverageGrowthFactorMethod），底特律法（DetroitMethod），弗拉塔法（FratorMethod）。41 第5步收敛判定若满足上述条件，结束计算；反之，令m=m+1，返回到第2步。…...…...…...…...…...42 平均增长率法：ij小区的分布交通量的增长率使用i区出行发生量的增长率和j区出行吸引量增长率的平均值。同一增长率法：ij小区的分布交通量的增长率都使用生成交通量的增长率，即：43 底特律法(Detroit)：ij区间分布交通量的增长率与i区出行发生量和j区出行吸引量增长率之积成正比，与出行生成量的增长率成反比，即弗拉塔法(Frator)：ij区间分布交通量的增长率使用出行发生量误差修正量和出行吸引量误差修正量的组合平均值。44 重力模型法（GravityMethod）模拟物理学中的牛顿的万有引力定律两物体间的引力与两物体的质量之积成正比，与它们之间距离的平方成反比。（5.3.1）1955Casey其中，Oi，Dj：小区i，j的发生与吸引交通量；R：小区i，j间的距离或一般费用；k,α,,：系数。45 模型式分子：产生分布交通量的能力，α,通常称为潜能系数，一般在0.5-1.0间取值；模型式分母：阻抗，为阻抗系数,表示道路建设水平指标。46 在现状OD表已知的条件下，Oi,Dj,Rij和tij已知，k,α,,可以用最小二乘法求得。对(5.3.1)式取对数:已知未知已知47 对一般情况，k,α,,都为未知数，用最小二乘法求得。即，S.t.48 阻抗系数S.t.49 交通阻力曲线的几种形式：指数函数：（1）幂函数：　　　　　　（2）组合函数：（3）n，：参数—单约束型B.P.R.模型:出行调整系数重力模型的特点：①直观上容易理解；②能考虑路网的变化；③特定区的现有OD交通量为零时，也能预测；④没有人的出行行为；⑤内内交通量无法求出；⑥操作方便。50 计算方法：以幂指数交通阻抗为例。第1步令m=0，m为计算次数。第2步给出n。第3步令第4步求出第5步收敛判定。若下式满足，则结束计算；反之，令m+1=m，返回第4步重复计算。51 介入机会模型（InterveningOpportunityMethod）Schncider1959基本思路：从某区发生的交通与到达机会数成正比地按距离从近到远的顺序到达目的地。1(j-1)j……n购物出行到达机会数可视为商店数或商店面积等。52 53 54 55 最大熵模型（EntropyModel）56 情况1情况2情况3情况4情况5OD交通量状态57 约束条件：式中，的出行费用；C:出行总费用。58 s.t.问题归纳为：59 计算步骤(Wilson模型)：第１步　给出值。第２步　求出j和i。第3步　如果j和i非收敛，则返回第2步；反之，执行第4步。第4步　将j、i和代入式(5.5.7)，求出　，这时，如果总费用条件式(5.5.4)满足，则结束计算；反之，更新值，返回第１步。60 特点：能表现出行者的微观行动；总交通费用是出行行为选择的结果，事先给定脱离现实情况；各微观状态的概率相等，即各目的地的选择概率相等的假设没有考虑距离和行驶时间等因素。61 交通方式划分模型(ModalSplitModel)概述交通方式：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）。62 63 64 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1119.41540.0821.4-2.1万客轮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65 影响交通方式划分的因素出行特性、交通服务水平、个人属性、家庭属性和地区特性等。一、出行特性a．出行目的上班、上学出行：汽车利用率低、公共交通利用率高。业务出行：因需要在多客户处停留，装卸货物等，所以汽车利用率高、公共交通利用率低。66 自由出行：汽车(出租)利用率高。b．出行距离步行<3km自行车<5km摩托车<8km公共汽车<300km轿车<500km货车<500km铁路500-1000km、低附加值货物飞机>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。67 68 二、交通服务水平行驶时间、费用、等待时间、运到期限、舒适性、安全性、可靠性等。三、个人属性职业、年龄、性别、收入、驾照持有与否、汽车保有与否。业务员、推销员汽车使用率高，20~40岁汽车利用率高，其它年龄段公共汽车利用率高，男性比女性汽车利用率高，收入高汽车利用率高。四、家庭属性单身、夫妻、有否小孩、是否与老人同居。老人、小孩上医院机会多汽车利用机会增多。69 五、地区特性人口规模、交通设施水平、地形、气候等。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、公共汽车利用率高雨天、雪天公共交通方式利用率高停车设施舒适性和便利性。六、区内人口密度密度高公共交通利用率高。70 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71 交通方式划分模型一、交通方式选择类型1.单阶段选择：不区分固定阶层和选择阶层；2.二阶段选择：区分固定阶层和选择阶层；OD交通量个人属性轿车利用层方式选择层公交利用层轿车公交车72 3.集计选择：以交通小区为单位；4.非集计选择：以个人为单位；5.二者择一：6.多项选择；全交通方式步行、自行车步行以外步行自行车个性化交通工具公共交通工具汽车摩托车公共汽车轨道交通73 二、交通方式划分模型1.出行端点型在出行发生与吸引阶段进行出行方式划分。m：modal（出行端点）划分率曲线(出行端点)74 2.出行相互转换型(TripInterchangeModel)在出行分布阶段进行方式划分。(1)划分率曲线非汽车保有汽车保有10050时间比0.51.01.52.075 公共汽车与小轿车的划分率曲线上班目的的公共汽车划分率曲线76 (2)划分率模型a.Logit模型(二元)其中,ｃ:汽车(car)；ｂ:公共汽车(bus)b.多项Logit模型77 交通量分配（TrafficFlowAssignment）交通分配是城市交通规划的一个重要环节，它按照规划的道路网络初步方案，将已经预测出的OD交通量按照一定的规则符合实际地分配到道路网中的各条道路上，求出各条道路和各交叉口的实际流量，是用以检验道路规划网络是否合理的主要依据之一。78 径路n径路1径路2ODOD79 80 对于交通分配，国内外均进行过较多的研究，数学规划方法、图论方法及计算机技术的发展，为合理的交通分配模型的研制及应用提供了坚实的基础，国际上通常把交通分配方法分为平衡模型与非平衡模型两大类，并以Wardrop第一、第二原理为划分依据。81 第一原理是假定网络上的交通以这样一种方式分布，即所有使用的路线都比没有使用的路线费用小。第二原理假定车辆在网络上的分布，使得网络上所有车辆的总出行时间最小，如果交通分配模型满足Wardrop第一、二原理，则该模型为平衡模型，并且满足第一原理的称为用户称为使用者优化平衡模型，满足第二原理的称为系统优化平衡模型。如果分配模型不使用Wardrop原理，而是采用了模拟方法，则被除数称为非平衡模型。82 平衡交通分配模型比较适合于宏观研究，但是这类模型求解比较困难，尽管人们提出了一些近似方法，但计算仍然很复杂，在实际工程中难以采用。非平衡模型由于具有结构简单、概念明确、计算简便等优点，在实际工程中得到了广泛的应用，效果良好。83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 径路2径路112322径路2径路11232295 径路2径路1OD交通量时间通行能力96 用户均衡的概念97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 梯度法示意图107 108 109 110 111 0K.T点示意图112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 156472322211113344689节点及节点号码路段及路段费用127 156472322211113344689128 129 130 131 132 133 134 135 136 径路3径路1D径路2137 138 139 140 141 142 143 1542321６34５发生吸引点公共汽车线路道路网络144 145 146 147 1４２3３1４２148 149 150 1４２3３1４５２151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 第四节运输需求结构预测从其结构上来讲，主要包含了两方面的分类：一是总运输需求量中客运量和货运量的结构比率；二是总运输需求量（含客运量和货运量）由综合运输系统的五种运输方式分别承担的结构比率168 客货运量的结构比率发展预测旅客运量预测一般采用定性预测和定量预测相结合的方法。在定量预测法方法中可采用时间序列分析预测法、回归预测分析法等，同时增长率法、乘车系数法、弹性系数法等也是常采用的方法。169 道路客运量、旅客周转量在综合运输体系中所占比重已分别达到了91.5％和54.8%,道路旅客运输在中国旅客运输市场中占有举足轻重的地位。由资料可以看出，在综合运输体系中公路客运量所占比例远远大于其他运输方式的客运量，且呈不断增长趋势。而铁路客运周转量所占比例明显增大，这是因为公路主要承担的是短途运输，铁路主要承担中、长途运输。170 货物运量预测一般采用定性和定量预测相结合的方法。也可采用综合运输量预测方法171 道路货运量、货物周转量在综合运输体系中所占比重已分别达到了75.4%和13.3%,道路货物运输是中国短途货运市场的主力。2001年共完成道路货运量105.6亿吨，散装或包装固体原料为主。目前，在中国道路货物运输市场中，对这类货物采用的主要运输方式仍是整车运输，因此普通货物整车运输是中国道路货物运输的主要方式。然而，随着海运国际集装箱和国内铁路集装箱运输的发展，集装箱集疏网络初步在沿海和内河主要外贸港口、重点铁路枢纽站以及中心城市形成。零担货物运输是中国道路货物运输中亟待发展的领域。172 运输方式分担预测运输方式分担的影响因素分析需求结构（产业结构）的变化产业的生产指向决定运输方向；资金密集型产业中，生产指向是降低资金成本，降低资金成本的有效方法就是加快资金的流通速度，快速完成流通的周转过程；科技密集型产业中，生产指向要求尽可能降低信息成本，实现信息空间位移的方法是通信，二是客运。173 运输质量比较：指标可归纳为安全性、速达性、准确性、经济性、方便性、舒适性运输方式适应运距分析其他方面因素分析预测方法介绍专家经验法转移曲线法函数模型法174 第五节运网基础设施发展预测综合运输体系大致由三个系统组成：一是具有一定技术装备的综合运输网及其结合部系统；二是综合运输生产系统，即各种运输方式的联合运输系统；三是综合运输组织、管理和协调系统。具有一定技术装备的综合运输网及结合部系统是综合运输体系的物质基础。175 综合运输基础设施体系包括三个方面：固定设备子系统，包括线路、港站的土木建筑及其相关的技术设备，具体的说包括铁路、公路、航道、管道、桥梁隧道、车站、枢纽、港口码头、船闸、客货运设施、航空港、机场、管路、油气泵站以及相关的通信信号与控制等设备；移动设备子系统，它是指完成运输过程中所需要的使用机械动力驱动的载重工具，这些动力装置和运载工具即为铁路的机车车辆、公路的汽车、城市的电车、水上的船舶，以及航空运输中的飞机等，这些设施都是在交通网上移动的，故称为移动设施；为完成综合运输所必须的服务设施，如停车场（库）、汽车保养修理厂、加油站等。176 运网规模预测铁路运网规模预测影响因素分析所承担客货运量的预测值运营里程及运输密度现状政策导向基础数据调查177