基于四階段法的城市軌道交通客流預(yù)測(cè)模型研究

1、基于四階段法的城市軌道交通客流預(yù)測(cè)模型研究摘 要關(guān)鍵詞：軌道交通客流預(yù)測(cè)通過(guò)預(yù)測(cè)線路斷面流量、換乘流量、車站出入口流量為規(guī)劃線網(wǎng)方案的評(píng)價(jià)、軌道建設(shè)提供重要的量化指標(biāo)，其對(duì)于軌道交通項(xiàng)目的科學(xué)決策具有重要的意義。本文主要內(nèi)容如下：（1）闡述國(guó)內(nèi)外軌道交通預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，研究背景和研究意義；（2）介紹傳統(tǒng)四階段法基本原理和方法，并指出傳統(tǒng)四階段法存在的不足，并提出了改進(jìn)方法；（3）針對(duì)傳統(tǒng)四階段法的不足進(jìn)行了改進(jìn)，按出行目的和小區(qū)區(qū)位建立改進(jìn)的四階段法軌道交通預(yù)測(cè)模型；（4）以某軌道交通網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，運(yùn)用改進(jìn)的四階段法進(jìn)行客流預(yù)測(cè)。關(guān)鍵詞： 四階段法；軌道交通；客流預(yù)測(cè)；交通分布模型；

2、交通生成模型iiABSTRACTPassenger Volume Forecast by predicting the flow line sections, transfer traffic flow evaluation station entrances, rail line network construction planning programs provide important quantitative indicators as having important implications for scientific decision-making rail transpor

3、tation projects.The main contents are as follows:(1) domestic and international rail traffic forecasting study describes the current situation and development trend of the research background and significance;(2) describes the traditional four-stage method of basic principles and methods, and to poi

4、nt out the shortcomings of the traditional four-stage method, and proposes an improved method;(3) for the shortcomings of traditional four-stage method has been improved, the establishment of an improved method of rail traffic forecasting model four-cell stage by trip purpose and location;(4) to a r

5、ail network for the study, carried out using the improved passenger flow forecast four-stage method.KEYWORDS:four stagemethod; rail transit; passengerflow forecast; traffic distribution model;traffic generation model目 錄摘 要iABSTRACTii目 錄iii1緒論51.1研究的背景及意義51.1.1研究背景51.1.2研究意義5

6、1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀51.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀51.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀61.3論文研究的主要內(nèi)容62基于四階段法軌道交通客流量預(yù)測(cè)研究72.1 交通發(fā)生和吸引模型72.2 交通分布模型82.3 交通方式劃分模型92.4 交通分配模型102.5 四階段法的缺點(diǎn)和改進(jìn)113改進(jìn)的四階段法軌道交通客流量預(yù)測(cè)研究133.1 按出行目的和小區(qū)土地利用性質(zhì)的交通生成方法133.1.1交通生成構(gòu)想133.1.2交通生成模型133.2 交通分布方法143.2.1 小區(qū)內(nèi)部、小區(qū)間分布模型143.2.2 改進(jìn)的分布模型154實(shí)證分析174.1 交通生成預(yù)測(cè)174.2交通分布預(yù)測(cè)184.3交通方式劃分194.4 交

7、通分配264.5 各路段服務(wù)水平分析33結(jié) 論35致 謝36參考文獻(xiàn)37v北京交通大學(xué)海濱學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論1.1研究的背景及意義1.1.1研究背景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市化進(jìn)程日趨加快，城市規(guī)模日益擴(kuò)大，大量人口進(jìn)入城市，市民出行的次數(shù)頻繁，對(duì)城市交通構(gòu)成嚴(yán)重挑戰(zhàn)。雖然城市道路量和車輛擁有量提高了很多，但交通問(wèn)題依舊突出，如交通擁堵、交通秩序混亂等。大力發(fā)展城市軌道交通是解決現(xiàn)代城市交通問(wèn)題的一個(gè)重要手段，城市軌道交通對(duì)城市的發(fā)展模式和布局有著重要影響，因此對(duì)軌道交通客流預(yù)測(cè)具有重要理論意義和實(shí)際價(jià)值。1.1.2研究意義城市軌道交通客流預(yù)測(cè)是城市軌道交通建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,是確定城

8、市軌道交通系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模的重要依據(jù),是進(jìn)行城市軌道交通合理線網(wǎng)規(guī)劃和初步運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)"軌道交通是城市公共交通的一種模式,但是與一般的城市交通需求預(yù)測(cè)相比,城市軌道交通系統(tǒng)需求預(yù)測(cè)具有其自身的特點(diǎn)"從我國(guó)各大城市的客流預(yù)測(cè)工作來(lái)看,傳統(tǒng)的四階段客流預(yù)測(cè)方法是目前應(yīng)用最為廣泛的一種客流預(yù)測(cè)方法"傳統(tǒng)四階段法客流預(yù)測(cè)在交通規(guī)劃領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,為利用四階段法進(jìn)行軌道交通客流預(yù)測(cè)提供了很多可以借鑒的地方"但是由于軌道交通自身的特點(diǎn),在利用四階段法進(jìn)行客流預(yù)測(cè)時(shí),預(yù)測(cè)步驟及所要考慮的因素等方面都有其自身的特點(diǎn)"四階段法客流預(yù)測(cè)雖然是目前使用最為廣泛的一種

9、軌道交通客流預(yù)測(cè)方法,但是在學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)尚有不足之處存在,使四階段法客流預(yù)測(cè)在使用過(guò)程中更能符合城市軌道交通的特點(diǎn),使其更加實(shí)用和完善,具有很大的現(xiàn)實(shí)意義"四階段法客流預(yù)測(cè)是一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一體,在研究過(guò)程中,本文從四階段法客流預(yù)測(cè)的前期準(zhǔn)備工作入手,合理調(diào)整預(yù)測(cè)步驟,多方位!多角度對(duì)城市軌道交通客流預(yù)測(cè)的影響因素進(jìn)行分析研究"希望對(duì)我國(guó)的城市軌道交通客流預(yù)測(cè)工作起到一定的借鑒作用"1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀城市軌道交通客流量預(yù)測(cè)的方法主要包括土地利用法和四階段法。國(guó)外四階段法運(yùn)用的比較成熟。20世紀(jì)50年代早期，國(guó)外出行生成預(yù)測(cè)模型主要使用

10、線性回歸法和增長(zhǎng)系數(shù)法，這些模型主要基于家庭或小區(qū)出行的現(xiàn)狀。20世紀(jì)60年代后期，國(guó)外出現(xiàn)一種改進(jìn)預(yù)測(cè)算法，即交叉分類法，該方法后來(lái)成為客流預(yù)測(cè)的主要方法。增長(zhǎng)系數(shù)法和重力模型是交通分布模型中最為常用的數(shù)學(xué)模型，二者分別由Furness和Casey于1965年和1955年提出。重力模型可以分為雙約束模型和單約束模型依據(jù)出行產(chǎn)生吸引總量，之后改模型被合理解釋。方式劃分模型主要包括集聚模型和非集聚模型，分擔(dān)率曲線法是最早的集聚模型，而最早的非集聚模型主要由Lerman和Warner研究，該模型理論基礎(chǔ)為效用最大化，但與傳統(tǒng)模型相比較，該模型存在嚴(yán)重缺陷，因此應(yīng)用受到限制。但20世紀(jì)80年代以后，

11、非集聚模型獲得了較大發(fā)展。后來(lái)，Domencich在最大效用理論基礎(chǔ)上提出一種離散選擇模型，根據(jù)概率分布函數(shù)的不用模型又分為Probit模型和Logit模型，后者被應(yīng)用地更加廣泛。全有全無(wú)分配法是最早的流量分配算法，其為連續(xù)平均法、增量分配法和容量限制配流法都是在全有全無(wú)分配法。1952年，Wardrop提出Wardrop原理并將其應(yīng)用于平衡模型求解；1956年，Beckman等人運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言將Wardrop原理表達(dá)出來(lái)；1982年，F(xiàn)lorian和Fernandez提出了Wradrop模型的求解算法。以上闡述的模型和理論體系在國(guó)外城市交通規(guī)劃發(fā)展和完善過(guò)程中建立起來(lái)，基本趨于完善。1.2.2

12、國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀現(xiàn)在國(guó)內(nèi)進(jìn)行客流預(yù)測(cè)的方法主要有交通規(guī)劃四階段法、趨勢(shì)外延法和吸引范圍法。四階段法以城市居民出行OD為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型分析客流量的變化規(guī)律，實(shí)現(xiàn)軌道交通線上的客流量預(yù)測(cè)。而后兩種方法只考慮軌道沿線和吸引范圍內(nèi)的客流變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。1987年天津大學(xué)根據(jù)出行距離分布曲線獲取了不同交通方式的出行分擔(dān)率，在此基礎(chǔ)上獲取到不同交通方式預(yù)測(cè)年限的OD矩陣，結(jié)合Wardrop原則，建立了平衡配流數(shù)學(xué)模型。1990年清華大學(xué)采用平衡分配的“用戶最優(yōu)”的非線性互補(bǔ)和變分不等式模型實(shí)現(xiàn)交通分配，并將其應(yīng)用到青島地鐵一期工程可行性研究客流量預(yù)測(cè)研究中。同年，南京交通規(guī)劃研究所提出一種基于全方式OD矩

13、陣的聯(lián)合方式實(shí)現(xiàn)交通分配模型的劃分，并將其應(yīng)用于南京市快速軌道網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)。1991年，中國(guó)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院運(yùn)用帶交通阻抗時(shí)間指數(shù)的交通方式實(shí)現(xiàn)重力模型的劃分，并將該模型應(yīng)用到沈陽(yáng)地鐵工程可行性報(bào)告的客流量預(yù)測(cè)研究和規(guī)劃。1999年?yáng)|南大學(xué)提出了基于改進(jìn)的四階段法的客流預(yù)測(cè)方法和流程，并將其應(yīng)用于軌道交通線的規(guī)劃和布局過(guò)程中。2000年,鐵道第四勘查設(shè)計(jì)院提出了“快速軌道客流預(yù)測(cè)流程”，實(shí)現(xiàn)珠江三角區(qū)快速軌道交通線的客流預(yù)測(cè)。1.3論文研究的主要內(nèi)容本文主要內(nèi)容如下：第一章 闡述國(guó)內(nèi)外軌道交通預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，研究背景和研究意義；第2章 介紹傳統(tǒng)四階段法基本原理和方法，并指出傳統(tǒng)四階段法

14、存在的不足，并提出了改進(jìn)方法；第3章 針對(duì)傳統(tǒng)四階段法的不足進(jìn)行了改進(jìn)，按出行目的和小區(qū)區(qū)位建立改進(jìn)的四階段法軌道交通預(yù)測(cè)模型；第4章 以某軌道交通網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象，運(yùn)用改進(jìn)的四階段法進(jìn)行客流預(yù)測(cè)。2基于四階段法軌道交通客流量預(yù)測(cè)研究2.1 交通發(fā)生和吸引模型交通需求的生成預(yù)測(cè)由交通出行產(chǎn)生量和交通出行吸引量二者預(yù)測(cè)構(gòu)成，該階段的主要目的是為了獲取城市在未來(lái)人口規(guī)模、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模和土地利用特征下，各個(gè)交通小區(qū)可能產(chǎn)生的交通總量和吸引到的交通總量。主要方法有增長(zhǎng)率法、回歸分析法、交叉分類分析法和出行率法。出行產(chǎn)生量和吸引量存在兩個(gè)基本規(guī)律：一個(gè)交通小區(qū)中，住宅數(shù)量越大，出行產(chǎn)生量也就越大；非住

15、宅數(shù)量越大，出行吸引量越大。單位時(shí)間內(nèi)，一個(gè)小區(qū)的交通量并不等于出行吸引量，但是針對(duì)整個(gè)研究對(duì)象區(qū)域，單位時(shí)間的交通產(chǎn)生量應(yīng)該等于單位時(shí)間的交通吸引量，或者大致相等。（1）增長(zhǎng)率模型增長(zhǎng)率模型公式如下所示： （2-1）公式（2-1）中，表示不同分區(qū)所產(chǎn)生的吸引，表示預(yù)測(cè)年增長(zhǎng)率，表示不同分區(qū)的產(chǎn)生的吸引交通量。增長(zhǎng)率模型的關(guān)鍵是怎樣計(jì)算預(yù)測(cè)年增長(zhǎng)率，一般將各小區(qū)的指標(biāo)增長(zhǎng)率當(dāng)做發(fā)生吸引的增長(zhǎng)率： （2-2）公式（2-2）中，表示區(qū)域內(nèi)目標(biāo)年的人口數(shù)量與基數(shù)年人口數(shù)量的比值，表示目標(biāo)年人均自行車擁有率與基數(shù)年人均自行車擁有率的比值。（2）原單位法原單位法主要有面積原單位法和個(gè)人原單位法。面積原單

16、位法將不同種類用地面積產(chǎn)生吸引的交通量實(shí)現(xiàn)出行量的預(yù)測(cè)。個(gè)人原單位法將居住人口的交通發(fā)生吸引量來(lái)預(yù)測(cè)交通出行量。 （2-3）公式（2-3）中，表示第個(gè)小區(qū)的交通吸引量或者發(fā)生量，表示面積（個(gè)人）的吸引原單位或者發(fā)生原單位，表示第個(gè)小區(qū)的總面積（總?cè)丝跀?shù)量）。（3）函數(shù)模型法函數(shù)模型法主要同來(lái)分區(qū)發(fā)生、吸引交通量預(yù)測(cè)，發(fā)生部分主要采用多元線性回歸分析，常用模型如下： （2-4） （2-5） （2-6）公式中，表示第個(gè)小區(qū)的交通吸引量或者發(fā)生量，表示第個(gè)變量的吸引量或者發(fā)生量，表示第個(gè)小區(qū)第個(gè)變量的取值。2.2 交通分布模型出行分布主要目的是掌握未來(lái)城市交通出行在空間上的分布，也就是每個(gè)交通小區(qū)之

17、間的交通交換量。城市軌道交通分布預(yù)測(cè)原則有以下兩點(diǎn)：假設(shè)總的每日出行產(chǎn)生量和出行吸引量基本相等；軌道交通的建設(shè)會(huì)改變城市交通網(wǎng)絡(luò)和城市空間結(jié)構(gòu)的變化。（1）增長(zhǎng)率法增長(zhǎng)率法假設(shè)預(yù)測(cè)分布形式和現(xiàn)有的分布形式一致，之后研究目標(biāo)年的OD表。該方法雖然操作簡(jiǎn)單，但其無(wú)法考慮城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城市布局對(duì)城市出行OD的影響。其預(yù)測(cè)步驟如下：Step1：定義參數(shù)，表示現(xiàn)狀OD量；表示現(xiàn)狀小區(qū)發(fā)生交通量；表示現(xiàn)狀小區(qū)吸引交通量；表示預(yù)測(cè)年小區(qū)發(fā)生交通量；表示預(yù)測(cè)年小區(qū)吸引交通量；Step2：，；Step3：；Step4：，和被和代替，實(shí)現(xiàn)第二次迭代；Step5：重復(fù)Step1Step4，直到，均接近于1。（2

18、）重力模型法基本重力模型如下： （2-7）修正重力模型： （2-8）公式（2-8）中，表示交通小區(qū)到交通小區(qū)的交通分布量；表示交通小區(qū)的發(fā)生交通量；表示交通小區(qū)的吸引交通量；表示平衡系數(shù)；表示阻抗函數(shù)。2.3 交通方式劃分模型交通方式劃分模型主要分為集計(jì)模型和非集計(jì)模型，前者以分區(qū)集合模型為基礎(chǔ)，后者則以隨機(jī)效用理論和個(gè)人出行最大效用理論為基礎(chǔ)。（1）集計(jì)模型集計(jì)模型主要有線性回歸法和分擔(dān)率曲線法，本文主要采用線性回歸法。在出行過(guò)程中，出行方式的選擇受到很多因素的影響。這些因素包括出行者的出行特征、交通方式特性、出行時(shí)段特性、個(gè)性及其家庭特征、城市自然環(huán)境及其人文環(huán)境等。不同影響因素對(duì)交通方式

19、的選擇會(huì)有不同的影響，所以很難找到合適的交通方式劃分模型。常見(jiàn)的交通方式劃分模型如圖2-1所示：圖2-1 交通方式劃分模型圖2-1中，G表示出行產(chǎn)生；MS表示交通方式劃分；D表示出行分布；A表示出行分配。多元線性回歸時(shí)，影響因素作為自變量，因變量為出行量，那么單位時(shí)間內(nèi)方式第交通小區(qū)的出行產(chǎn)生量的估計(jì)值可以表示為： （2-9）單位時(shí)間內(nèi)方式第交通小區(qū)的出行吸引量的估計(jì)值可以表示為： （2-10）公式（2-9）和（2-10）中，表示起點(diǎn)小區(qū)的土地使用變量；表示終點(diǎn)小區(qū)的土地使用量；表示回歸參數(shù)；表示偏回歸系數(shù)；,表示小區(qū)個(gè)數(shù)；表示交通方式的數(shù)量。（2）非集計(jì)模型非集計(jì)模型主要運(yùn)用隨機(jī)效用理論，一

20、般假設(shè)出行者選擇效用最大的選擇項(xiàng)，本文效用最大的選擇項(xiàng)我們選擇出行者的滿意度作為選擇項(xiàng)。效用方程： （2-11）公式（2-11）中，表示選擇項(xiàng)于對(duì)出行者的效用值；表示選擇項(xiàng)于對(duì)出行者的可確定的效用；表示選擇項(xiàng)于對(duì)出行者的不可確定的效用； （2-12）表示出行者對(duì)選擇枝的效用；表示出行者對(duì)選擇枝的特性矢量；表示選擇枝的屬性矢量；表示出行者特性和選擇枝特性交叉變量；表示出行者選擇域；表示模型參數(shù)向量。假設(shè)相互獨(dú)立且服從相同的極值分布，則 （2-13）公式（2-13）中，表示選擇枝項(xiàng)。2.4 交通分配模型交通路網(wǎng)的分配需要符合均衡原則，即Wardrop原理，其包括兩個(gè)原理：Wardrop第一原理：當(dāng)

21、出行者知道道路網(wǎng)的狀況，并且能夠選擇道路網(wǎng)的最短路徑時(shí)，網(wǎng)絡(luò)就會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)。Wardrop第二原理：均衡狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)總的出行時(shí)間最短。用戶處于均衡狀態(tài)是基于出行者完全了解道路網(wǎng)信息的條件下，因而出行者可以選擇最短路徑，其忽視了出行者由于自身和外界因素引起的路徑選擇的隨機(jī)性，因此有以下幾點(diǎn)不合理的地方： 出行者必須完全了解道路網(wǎng)信息。 可以實(shí)現(xiàn)最小阻抗路徑的計(jì)算。 所有出行者在交通行為上具有高度的一致性。 由于上述假設(shè)和實(shí)際情況情況有較大差異，所以隨機(jī)均衡分配模型就實(shí)際交通規(guī)劃而言更具實(shí)際價(jià)值。隨機(jī)用戶均衡分配過(guò)程中，出行者從點(diǎn)到點(diǎn)所選擇的有效路徑的應(yīng)滿足下面的公式： （2-14）公式中，表示

22、判斷誤差；表示路徑實(shí)際交通阻抗。之間OD點(diǎn)對(duì)所分配到的有效路徑的交通量應(yīng)滿足下面的公式： （2-15）公式中，表示點(diǎn)到點(diǎn)的交通量；，無(wú)量綱參數(shù)。2.5 四階段法的缺點(diǎn)和改進(jìn)（1）在傳統(tǒng)的四階段法中，不同目的出行的交通生成量和交通量分布規(guī)律差異較大，但是目前的預(yù)測(cè)方法未考慮該因素的影響，如果將居民出行的生成和分布按出行目的分別建模，那么居民出行規(guī)律將被更好的描述，從而實(shí)現(xiàn)軌道交通預(yù)測(cè)精度的提高。 （2）雖然重力模型擁有結(jié)果簡(jiǎn)單、使用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，但是當(dāng)交通小區(qū)劃分緊密，區(qū)間行走時(shí)間較短時(shí)，重力模型擬合交通分布的效果較差。若對(duì)區(qū)內(nèi)交通分布和區(qū)間交通分布分別建模，同時(shí)增加地區(qū)間交流度的分析，調(diào)整預(yù)測(cè)

23、交通大區(qū)的區(qū)內(nèi)、區(qū)間出行比例，那么預(yù)測(cè)年交通情況的計(jì)算結(jié)果將更加精確。 （3）現(xiàn)有交通分配模型均先求出公交OD，在此基礎(chǔ)上采用某種分擔(dān)率劃分模型劃分軌道交通OD進(jìn)行分配。如果合理考慮不同交通方式向軌道交通轉(zhuǎn)移的規(guī)律，那么預(yù)測(cè)軌道交通出行總量的結(jié)果將更加全面。3改進(jìn)的四階段法軌道交通客流量預(yù)測(cè)研究3.1 按出行目的和小區(qū)土地利用性質(zhì)的交通生成方法按出行目的對(duì)交通生成和吸引模型進(jìn)行建模，同時(shí)將小區(qū)的土地利用性質(zhì)考慮進(jìn)來(lái)，計(jì)算小區(qū)的就業(yè)崗位數(shù)、小區(qū)的人口數(shù)量以及交通小區(qū)交通發(fā)生量和交通吸引量。3.1.1交通生成構(gòu)想不同的出行目的，其分布規(guī)律有很大差異。按出行目的計(jì)算交通生成和分布，建立的預(yù)測(cè)模型將更

24、加準(zhǔn)確。在城市交通規(guī)劃中，將界定的規(guī)劃范圍分為若干個(gè)交通分區(qū)，每個(gè)交通分區(qū)有多個(gè)不同性質(zhì)的土地利用，用土地使用強(qiáng)度來(lái)度量開(kāi)發(fā)強(qiáng)度。不同交通分區(qū)之間，各種土地使用強(qiáng)度指標(biāo)不一致，可以根據(jù)交通分區(qū)的土地使用性質(zhì)對(duì)交通小區(qū)進(jìn)行分類。在此基礎(chǔ)上，按交通分區(qū)建立出行生成模型。3.1.2交通生成模型先計(jì)算各個(gè)規(guī)劃年交通小區(qū)就業(yè)崗位數(shù)和常住人口數(shù)，之后運(yùn)用原單位法計(jì)算小區(qū)居民出行產(chǎn)生交通量和吸引交通量。（1）計(jì)算規(guī)劃年交通小區(qū)的就業(yè)崗位數(shù)和常住人口數(shù) （3-1）公式（3-1）中，表示規(guī)劃年交通小區(qū)的人口數(shù)量；表示規(guī)劃年交通小區(qū)人口總數(shù)量；表示規(guī)劃年人口就業(yè)率；表示居住用地的容積率；表示規(guī)劃年小區(qū)就業(yè)崗位數(shù)；

25、表示5種不同的用地性質(zhì)；表示小區(qū)的就業(yè)率。（2）計(jì)算規(guī)劃年交通小區(qū)的交通發(fā)生量和吸引量 (3-2)公式（3-2）中，表示規(guī)劃年人口總數(shù)量；表示交通小區(qū)數(shù)；表示出行目的的人均出行率；表示小區(qū)出行目的的出行總數(shù)量；表示出行目的的出行總數(shù)量；表示小區(qū)出行目的的發(fā)生原單位量；小區(qū)出行目的的原單位出行發(fā)生率；表示出行目的的總交通吸引量；，分別表示小區(qū)出行目的的吸引原單位量和原單位吸引發(fā)生率。3.2 交通分布方法3.2.1 小區(qū)內(nèi)部、小區(qū)間分布模型考慮到小區(qū)內(nèi)部出行交通量的主要因素為產(chǎn)生交通量、吸引交通量、小區(qū)面積，那么小區(qū)內(nèi)部出行公式為： （3-3）公式（3-3）中，表示小區(qū)的交通量；表示小區(qū)發(fā)生交通量

26、；表示小區(qū)面積；表示小區(qū)吸引交通量；表示參數(shù)。小區(qū)間交通量采用帶約束條件的重力模型： （3-4）表3-1 、表3-2和表3-3分別是小區(qū)的面積、樣本OD和平均出行時(shí)間。表3-1 小區(qū)面積（平方千米）小區(qū)編號(hào)12345面積19.4520.3417.7739.8722.65表3-2 平均出行時(shí)間12345189.112.3525.4320.1212815.6624.321320.4516.69820.1114.21418.6617.8511.2818.66511.3532.5617.819.588表3-3 樣本OD（人次）12345165232342685632132127892780145631

27、2052103410160823420350478955231199122814632036043566788911668351009324456178652312160712207358311125821790129443.2.2 改進(jìn)的分布模型根據(jù)公式（3-3）小區(qū)內(nèi)部模型和公式（3-4）小區(qū)間模型模擬樣本OD，模擬結(jié)果如表3-4、表3-5、表3-6所示：表3-4 區(qū)內(nèi)模型參數(shù)標(biāo)定表區(qū)內(nèi)模型參數(shù)值-10.110.9310.9630.718-2.9852.0124.2554.6350.2520.3120.1360.128表3-5 區(qū)間模型參數(shù)標(biāo)定表區(qū)間模型參數(shù)值-25.3691.6991.8

28、920.518-3.6963.1595.0070.44200.01900.691表3-6 改進(jìn)的樣本OD（人次）1234516291.678321.5669871158.314836.4626932.55128789.013325.952016695.41315202105889.23620.893210.568345.6847120.141402.3120.36700.157206.316549.255496.231178563.078520.871198.4711956.6422360.479891.32683.2320154.8113293.634實(shí)證分析為了驗(yàn)證本文算法的有效性，以圖4

29、-1的軌道交通網(wǎng)絡(luò)為研究對(duì)象。交通節(jié)點(diǎn)1、3、7、9分別為A、B、C、D四個(gè)交通區(qū)的作用點(diǎn)，邊線上的數(shù)據(jù)為路段行駛時(shí)間（單位min）。圖4-1 軌道交通網(wǎng)絡(luò)圖4.1 交通生成預(yù)測(cè)不同月收入的家庭出行率調(diào)查表如表4-1所示：表4-1 出行率表收入分類（元/月）06006001200120018001800以上出行率（人次/天）2.52.83.03.2現(xiàn)狀及目標(biāo)年各小區(qū)家庭數(shù)以及不同收入家庭的比例如表4-2所示：表4-2 小區(qū)家庭數(shù)小 區(qū)ABCD現(xiàn) 狀 家 庭 數(shù)9000800095008500目標(biāo)年家庭數(shù)101009100111009900比例0-6000.020.030.10.02600-12

30、000.130.240.110.211200-18000.220.320.250.351800以上0.630.410.540.42使用交叉分類法，計(jì)算現(xiàn)狀及目標(biāo)年各小區(qū)的交通生成量?，F(xiàn)狀交通生成量：交通小區(qū)A：9000×0.02×2.5+9000×0.13×2.8+9000×0.22×3.0+9000×0.63×3.2=27810交通小區(qū)B：8000×0.03×2.5+8000×0.24×2.8+8000×0.32×3.0+8000×0.41&#

31、215;3.2=24152交通小區(qū)C11100×0.1×2.5+11100×0.11×2.8+11100×0.25×3.0+11100×0.54×3.2=28842交通小區(qū)D：8500×0.02×2.5+8500×0.21×2.8+8500×0.35×3.0+8500×0.42×3.2=25772目標(biāo)年交通生成量：交通小區(qū)A：10100×0.02×2.5+10100×0.13×2.8+10100&

32、#215;0.22×3.0+10100×0.63×3.2=31209交通小區(qū)B：9100×0.03×2.5+9100×0.24×2.8+9100×0.32×3.0+9100×0.41×3.2=27472.9交通小區(qū)C：9500×0.1×2.5+9500×0.11×2.8+9500×0.25×3.0+9500×0.54×3.2=33699.6交通小區(qū)D：9900×0.02×2.5+9900

33、×0.21×2.8+9900×0.35×3.0+9900×0.42×3.2=30016.84.2交通分布預(yù)測(cè)已知現(xiàn)狀交通分布的OD矩陣如表4-3所示：表4-3 OD矩陣DOABCDA06180618015450B61800154503090C61801545007725D15450309077250使用增長(zhǎng)系數(shù)法計(jì)算目標(biāo)年的OD矩陣。計(jì)算過(guò)程如表4-4：表4-4 OD矩陣計(jì)算過(guò)程ABCD合計(jì)預(yù)測(cè)值A(chǔ)061806180154502781031209B618001545030902472027472.9C61801545007725293

34、5533699.6D154503090772502626530016.8合計(jì)27810247202935526265108150（1）求各小區(qū)的發(fā)生增長(zhǎng)系數(shù)FOA=UA/OA =31209/27810=1.1222FOB=UB/OB =27472.9/24720=1.1114FOC=UC/OC =33699.6/29355=1.1480FOD=UD/OD =30016.8/26.265=1.1428（2）以上表為基礎(chǔ)矩陣，各項(xiàng)均乘以發(fā)生交通生成增長(zhǎng)系數(shù)，得到未來(lái)年的交通分布。最終結(jié)果如表4-5所示：表4-5 計(jì)算結(jié)果DOABCDA06935.33336935.333317338.3333312

35、09B6868.2250017170.56253434.112527472.9C7094.652617736.631608868.315833699.6D17656.94123531.38828828.4706030016.831619.818828203.353132934.366429640.7616122398.3此OD表滿足出行生成的約束條件，故為所求的未來(lái)年分布矩陣。4.3交通方式劃分出行方式如下所示：交通方式（）軌道交通自行車公交車步行小汽車出租車其他合計(jì)現(xiàn)狀（2010年）354010753-100目標(biāo)年（2020年）模式一302527585-100模式二3028207105-10

36、0模式三30301210135-100平均載客量112011.21.5（1）選擇模式一作為目標(biāo)年的交通劃分方式，可得該分配方式的目標(biāo)年交通分布矩陣。軌道交通方式OD矩陣： D OABCDA02080.62080.65201.59362.7B2060.4675 05151.1688 1030.2338 8241.87C2128.3958 5320.9895 02660.494736810109.88D5297.0824 1059.4165 2648.5412 09005.049485.9456 8461.0059 9880.3099 8892.2285 36354.18自行車方式OD矩陣： D

37、OABCDA01733.8333 1733.8333 4334.5833 7802.25B1717.0563 0 4292.6406 858.5281 6868.225C1773.6632 4434.1579 02217.0789 8424.9D4414.2353 882.8471 2207.1176 0 7504.27904.9547 7050.8383 8233.5916 7410.1904 30599.575公交車方式OD矩陣： D OABCDA01872.54 1872.54 4681.35 8426.43B1854.4208 0 4636.0519 927.2104 7417.683

38、C1915.5562 4788.8905 0 2394.4453 9098.892D4767.3741 953.4748 2383.6871 0 8104.5368537.3511 7614.9053 8892.2789 8003.0056 33047.541步行方式OD矩陣： D OABCDA0346.7667 346.7667 866.9167 1560.45B343.4113 0 858.5281 171.7056 1373.645C354.7326 886.8316 0443.4158 1684.98D882.8471 176.5694 441.4235 01500.84 1580.9

39、909 1410.1677 1646.7183 1482.0381 6119.9150 小汽車方式OD矩陣： D OABCDA0554.8267 554.8267 1387.0667 2496.72B549.4580 0 1373.645 274.7290 2197.832C567.5722 1418.9305 0 709.4653 2695.968D1412.5553 282.5111 706.2776 0 2401.3442529.5855 2256.2683 2634.7493 2371.2609 9791.864出租車方式OD矩陣： D OABCDA0346.7667 346.7667

40、 866.9167 1560.45B343.4113 0858.5281 171.7056 1373.645C354.7326 886.8316 0443.4158 1684.98D882.8471 176.5694 441.4235 01500.841580.9909 1410.1677 1646.7183 1482.0381 6119.915（2）再按照各種交通方式的平均載客量將OD矩陣換算成各交通方式的“輛次/天”為單位的矩陣。由于步行和自行車與機(jī)動(dòng)車道隔開(kāi)，故不再考慮。公交車方式OD矩陣： D OABCDA093.62793.627234.0675 421.3215 B92.7210

41、0231.8026 46.3605 370.8842 C95.7778 239.4445 0119.7223 454.9446 D238.3687 47.6737 119.1844 0.0000 405.2268 426.8676 380.7453 444.6139 400.1503 1652.3771 小汽車方式OD矩陣： D OABCDA0462.3556 462.3556 1155.8889 2080.6 B457.8817 01144.7042 228.9408 1831.5267 C472.9768 1182.4421 0591.2211 2246.64 D1177.1294 235

42、.4259 588.5647 02001.12 2107.9879 1880.2235 2195.6244 1976.0508 8159.8867 出租車方式OD矩陣： D OABCDA0231.1778 231.1778 577.9444 1040.3B228.9408 0572.3521 114.4704 915.7633 C236.4884 591.2211 0 295.6105 1123.32 D588.5647 117.7129 294.2824 0 1000.56 1053.9940 940.1118 1097.8122 988.0254 4079.9433 （3） 將公交車、小汽

43、車、出租車的數(shù)量換算成標(biāo)準(zhǔn)車輛數(shù)，換算系數(shù)為：公交車2.5、小汽車1、出租車1；換算后OD矩陣的單位變?yōu)閜cu/天。由于小汽車和出租車的換算系數(shù)為1，故OD矩陣不變。公交車方式OD矩陣： D OABCDA0234.0675 234.0675 585.1688 1053.3038 B231.8026 0579.5065 115.9013 927.2104 C239.4445 598.6113 0 299.3057 1137.3615 D595.9218 119.1844 297.9609 0 1013.0671067.1689 951.8632 1111.5349 1000.3757 4130.

44、9426 步行方式OD矩陣： D OABCDA0277.4133 277.4133 693.5333 1248.36B274.7290 0 686.8225 137.3645 1098.916C283.7861 709.4653 0 354.7326 1347.984D706.2776 141.2555 353.1388 01200.6721264.7928 1128.1341 1317.3747 1185.6305 4895.932（4） 將各方式的OD矩陣疊加（除步行和自行車外），得到OD矩陣為： D OABCDA01205.0142 1205.0142 3012.5354 5422.56

45、38 B1193.3541 0 2983.3852 596.6770 4773.4164 C1232.6959 3081.7397 01540.8699 5855.3055 D3067.8935 613.5787 1533.9468 05215.419 5493.9435 4900.3326 5722.3462 5150.0823 21266.7046 （5）最后根據(jù)高峰小時(shí)系數(shù)取0.18，將全天交通量變?yōu)楦叻逍r(shí)交通量的OD矩陣。單位變?yōu)椋╬cu/h）。 D OABCDA0216.9026 216.9026 542.2564 976.0615 B214.8037 0537.0093 107.

46、4019 859.2149 C221.8853 554.7132 0 277.3566 1053.9550 D552.2208 110.4442 276.1104 0 938.7754 988.9098 882.0599 1030.0223 927.0148 3828.0068 將該OD矩陣中的交通量取整，如下： D OABCDA0217 217542 976 B2150537 107 859C222 555 0 277 1054D552 110276 0 938989 8821030 9263827 4.4 交通分配采用容量限制分配法對(duì)此道路網(wǎng)絡(luò)上的機(jī)動(dòng)車交通量進(jìn)行分配。將各點(diǎn)對(duì)間的OD量分

47、配后進(jìn)行疊加，分兩次分配，每次分配50%。每次分配采用最短分配模型，每分配一次，路權(quán)修正一次。路權(quán)修正計(jì)算方法采用美國(guó)聯(lián)邦公路局路阻函數(shù)模型。to取值如圖中標(biāo)注，V為機(jī)動(dòng)車交通量，C為路段通行能力，取2000（pcu/h）。=0.15，=4。（一）初次分配交通量50%（1）確定路段行駛時(shí)間。 用最短路法分配交通量時(shí)，首先要確定路段行駛時(shí)間t(i,j)，在該法中取t(i,j)為常數(shù)。本例中確定的路段時(shí)間t(i,j)如下圖圖4-2 網(wǎng)絡(luò)圖（2）確定最短路線。 各OD量作用點(diǎn)間的最短路線可用尋找最短路的各種方法確定，在本例中，最短路線如下表：最短路線OD點(diǎn)對(duì)最短路線節(jié)點(diǎn)號(hào)OD點(diǎn)對(duì)最短路線節(jié)點(diǎn)號(hào)A-B

48、1-2-3C-A7-4-1A-C1-4-7C-B7-4-5-6-3A-D1-4-5-6-9C-D7-8-9B-A3-2-1D-A9-6-5-4-1B-C3-6-5-4-7D-B9-6-3B-D3-6-9D-C9-8-7(3) 分配OD量將各OD點(diǎn)對(duì)的OD量分配到該OD點(diǎn)對(duì)相應(yīng)的最短路線上，并進(jìn)行累加。a.首先對(duì)A-B的最短路計(jì)算，將1-2,2-3分別分配A-B間一半的交通量108.5，再采用美國(guó)聯(lián)邦公路局路阻函數(shù)模型的路權(quán)修正方法進(jìn)行時(shí)間計(jì)算。1-2路上的時(shí)間修正為：t=4×1+0.15×(108.5/2000)44.0000052-3路上的時(shí)間修正為：t=4×1

49、+0.15×(108.5/2000)44.000005圖4-3 交通分配圖圖4-4 修正之后時(shí)間圖b.將調(diào)整后的時(shí)間替代路段時(shí)間圖上原來(lái)的時(shí)間，并對(duì)A-C的最短路計(jì)算，將1-4,4-7分別分配A-C間交通量的一半108.5，再采用美國(guó)聯(lián)邦公路局路阻函數(shù)模型的路權(quán)修正方法進(jìn)行時(shí)間計(jì)算。并同樣將修正后的時(shí)間反應(yīng)在時(shí)間圖上。圖4-5 交通分配圖1-4路上的時(shí)間修正為：t=4×1+0.15×(108.5/2000)4 4.0000054-7路上的時(shí)間修正為：t=4×1+0.15×(108.5/2000)4 4.000005圖4-6 修正之后的時(shí)間圖c.

50、用同樣的方法直至計(jì)算并調(diào)整到D-C。 由于V/C比值太小，從t到t0的變化很小，所以最終累加變化后得到結(jié)果如下：圖4-7 交通分配圖圖4-8 時(shí)間修正圖（二）再分配交通量50%重復(fù)步驟（一），以以上兩表為初始數(shù)據(jù)。（1）確定路段行駛時(shí)間。 用最短路法分配交通量時(shí)，首先要確定路段行駛時(shí)間t(i,j)，在該法中取t(i,j)為常數(shù)。本次中確定的路段時(shí)間t(i,j)如下圖圖4-9 網(wǎng)絡(luò)圖（2）確定最短路線。 各OD量作用點(diǎn)間的最短路線可用尋找最短路的各種方法確定，在本例中，最短路線如下表：最短路線OD點(diǎn)對(duì)最短路線節(jié)點(diǎn)號(hào)OD點(diǎn)對(duì)最短路線節(jié)點(diǎn)號(hào)A-B1-2-3C-A7-4-1A-C1-4-7C-B7-4

51、-5-6-3A-D1-4-5-6-9C-D7-8-9B-A3-2-1D-A9-6-5-4-1B-C3-6-5-4-7D-B9-6-3B-D3-6-9D-C9-8-7(4) 分配OD量將各OD點(diǎn)對(duì)的OD量分配到該OD點(diǎn)對(duì)相應(yīng)的最短路線上，并進(jìn)行累加。a.首先對(duì)A-B的最短路計(jì)算，將1-2,2-3分別分配A-B間一半的交通量121，再采用美國(guó)聯(lián)邦公路局路阻函數(shù)模型的路權(quán)修正方法進(jìn)行時(shí)間計(jì)算。1-2路上的時(shí)間修正為：t=4×1+0.15×(217/2000)44.000082-3路上的時(shí)間修正為：t=4×1+0.15×(217/2000)44.00008圖4-10 交通分配圖圖4-11 修正時(shí)間圖b.將調(diào)整后的時(shí)間替代路段時(shí)間圖上原來(lái)的時(shí)間，并對(duì)A-C的最短路計(jì)算，將1-4,4-7分別分配A-C間交通量的一半121，再采用美國(guó)聯(lián)邦公路局路阻函數(shù)模型的路權(quán)修正方法進(jìn)行時(shí)間計(jì)算。并同樣將修正后的時(shí)間反應(yīng)在時(shí)間圖上。c.用同樣的方法直至計(jì)算并調(diào)整到D-C。 最終交通量分配得到結(jié)果如下圖：圖4-12 交通分配圖修正之后時(shí)間圖如下：（保留了