余紅明 錢春燕

(中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院，重慶 400016)

1 背景概述

近年來，隨著我國機(jī)動(dòng)化水平的提高，交通擁堵已成為大中城市中的普遍現(xiàn)象，老城區(qū)原有的基礎(chǔ)設(shè)施已難以支撐，在城市周邊建設(shè)新城區(qū)已成為目前各大中城市在應(yīng)對(duì)快速城市化時(shí)采用的方法。因此，在新城區(qū)建設(shè)的初期階段，較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來年的道路交通流特性并進(jìn)行科學(xué)有效的交通規(guī)劃，將對(duì)未來年新城區(qū)的良好運(yùn)行產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。傳統(tǒng)交通規(guī)劃過程中的“四階段預(yù)測(cè)法”一直比較注重各種出行量與其影響因素之間的關(guān)系，致使預(yù)測(cè)過程過于復(fù)雜。要求在具體的項(xiàng)目中收集大量與之相關(guān)的數(shù)據(jù)。由于新城區(qū)通常是在一片空地上進(jìn)行開發(fā)，沒有背景交通量可以參考，因此，需要對(duì)傳統(tǒng)的“四階段預(yù)測(cè)法”進(jìn)行改進(jìn)，從影響交通需求的根源入手，提出用于交通需求預(yù)測(cè)的技術(shù)手段及模型。本文提出應(yīng)用于新城區(qū)道路的基于土地利用的交通需求預(yù)測(cè)方法，并將其應(yīng)用于交通規(guī)劃及設(shè)計(jì)的實(shí)際工作中。

2 預(yù)測(cè)總體思路

交通需求預(yù)測(cè)核心內(nèi)容之一是新區(qū)內(nèi)部各交通小區(qū)的交通需求量，考慮到新區(qū)有用地規(guī)劃、無居民出行現(xiàn)狀資料的特點(diǎn)，采用基于土地利用的交通需求預(yù)測(cè)方法更為合理?；谕恋乩玫念A(yù)測(cè)方法統(tǒng)計(jì)方法主要有統(tǒng)計(jì)分析模型和非統(tǒng)計(jì)模型，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等，本文基于統(tǒng)計(jì)方法分析模型。城市用地性質(zhì)的分類一般而言可分為居住用地、公共設(shè)施用地、工業(yè)用地、倉儲(chǔ)用地、對(duì)外交通用地、道路廣場(chǎng)用地、市政公用設(shè)施用地、綠地、特殊用地、水域和其他用地等10類，不同的用地性質(zhì)和土地開發(fā)強(qiáng)度，產(chǎn)生不同的交通需求，對(duì)特定的交通小區(qū)，其內(nèi)部各類用地面積的不同，土地利用強(qiáng)度的不同，直接決定了該交通小區(qū)的交通生成。因此，在預(yù)測(cè)各小區(qū)交通發(fā)生和吸引量時(shí)，考慮建立一種土地利用與交通生成相關(guān)關(guān)系模型，以不同種類用地性質(zhì)的土地面積為自變量，交通生成量為因變量，利用交通規(guī)劃軟件TRANSCAD進(jìn)行建模，對(duì)項(xiàng)目交通量進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 技術(shù)路線圖

3 基于土地利用的交通需求預(yù)測(cè)模型研究

1)交通吸發(fā)量預(yù)測(cè)。根據(jù)土地利用規(guī)劃，參考《交通出行率手冊(cè)》，通過多元回歸分析可獲得各交通小區(qū)內(nèi)各類用地的交通吸發(fā)量，各交通小區(qū)的交通吸發(fā)量可用下列模型確定。其中，Qi為第i個(gè)交通小區(qū)的出行發(fā)生量;Di為第i個(gè)交通小區(qū)的出行吸引量;Bj為第j種用地單位面積的出行發(fā)生量;Cj為第j種用地單位面積的出行吸引量;Sij為第i個(gè)交通小區(qū)內(nèi)第j種用地的面積;Mij為第i個(gè)交通小區(qū)內(nèi)第j種用地的土地利用強(qiáng)度系數(shù)。

2)交通分布預(yù)測(cè)。本文采用雙約束重力模型進(jìn)行交通量分布預(yù)測(cè)。該方法從吸引強(qiáng)度和吸引阻力兩方面考慮，認(rèn)為交通小區(qū)的出行與發(fā)生量、吸引量成正比，與交通阻抗成反比。其模型為。其中，Qij為交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的交通分布量;Qpi為交通小區(qū)i的發(fā)生量;Qaj為交通小區(qū)j的交通吸引量;tij為交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的阻抗參數(shù);k，α，β，γ均為待定參數(shù)。重力模型是國內(nèi)外交通規(guī)劃中使用最為廣泛的一種模型。此方法綜合考慮了影響出行分布的地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長因素和出行空間、時(shí)間等阻礙因素，是一種借鑒萬有引力定律的空間互動(dòng)關(guān)系模擬分析方法。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)以及阻抗函數(shù)f(tij)=t－αij，標(biāo)定參數(shù)α。采用Trans CAD軟件進(jìn)行出行分布預(yù)測(cè)。

3)交通分配預(yù)測(cè)。交通分配是指將各分區(qū)之間各特征年的出行分布量分配到其相應(yīng)的特征年份交通網(wǎng)絡(luò)的各條邊上去的工作過程。交通分配的方法有多種，總體上可以分為兩類，即:平衡分配方法和非平衡分配方法。本次交通分配采用Trans CAD軟件提供的平衡分配模型:隨機(jī)用戶平衡模型(Stochastic User Equilibrium)。

隨機(jī)用戶均衡(SUE)模型描述的是任何一個(gè)出行者均認(rèn)為自己所選擇的路徑是“阻抗”最小的路徑，再?zèng)]有出行者(用戶)相信能依靠單方面改變出行路徑來減少自己的估計(jì)行駛阻抗，這種分配模型在國外的路網(wǎng)規(guī)劃方面被普遍應(yīng)用。其模型如下隨機(jī)用戶均衡分配模型在宏觀上考慮了道路容量的制約因素，道路容量的制約在分配時(shí)候通過路阻函數(shù)體現(xiàn)出來。路阻函數(shù)形式如下:其中，t為時(shí)間阻抗;t0為自由流時(shí)間;v為分配交通量;c為通行能力;α，β均為路阻參數(shù)。將交通分布的結(jié)果，運(yùn)用交通規(guī)劃軟件Trans CAD在各特征年道路網(wǎng)上進(jìn)行交通量分配，并結(jié)合對(duì)路阻函數(shù)、道路通行能力的分析和研究，得到各特征年的交通網(wǎng)絡(luò)流量分布。

4 實(shí)例分析

以重慶市兩江新區(qū)為例，該新區(qū)無居民出行資料可以利用，因此，對(duì)該新區(qū)內(nèi)的新建道路交通需求預(yù)測(cè)應(yīng)用了基于土地利用的交通需求預(yù)測(cè)模型。根據(jù)研究區(qū)域的用地性質(zhì)規(guī)劃，本次交通小區(qū)的劃分根據(jù)規(guī)劃片區(qū)的道路性質(zhì)和自然界限，將規(guī)劃區(qū)域劃分成6個(gè)交通大區(qū)，73個(gè)交通小區(qū)，交通需求預(yù)測(cè)基年為2013年，特征年為2018年，2023年，2028年。

圖2 2028年機(jī)動(dòng)車出行發(fā)生量分布圖

圖3 2027年機(jī)動(dòng)車出行期望線圖

1)發(fā)生吸引量預(yù)測(cè)。根據(jù)以上預(yù)測(cè)模型，交通發(fā)生吸引量預(yù)測(cè)結(jié)果如圖2所示。

2)交通分布預(yù)測(cè)。根據(jù)吸發(fā)量預(yù)測(cè)結(jié)果以及阻抗函數(shù)f(tij)=，標(biāo)定參數(shù)的結(jié)果為α=0.005 2。采用Trans CAD軟件進(jìn)行出行分布預(yù)測(cè)，機(jī)動(dòng)車出行分布期望線如圖3所示。

3)交通分配預(yù)測(cè)。重慶兩江新區(qū)某道路工程交通量預(yù)測(cè)分配結(jié)果見表1。根據(jù)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算出該道路規(guī)模為雙向四車道，2028年飽和度達(dá)到0.75，服務(wù)水平為C級(jí)，既滿足未來15年交通需求的同時(shí)又有較好的服務(wù)水平。

表1 路段特征年交通量預(yù)測(cè)結(jié)果 pcu/d

5 結(jié)語

本文對(duì)用于新城區(qū)的基于土地利用的交通需求預(yù)測(cè)模型及方法進(jìn)行了初步的探討，提出了基于土地利用的交通發(fā)生吸引預(yù)測(cè)模型以及基于重力模型的交通分布預(yù)測(cè)方法，將本文的方法應(yīng)用于實(shí)踐中，有力地支持了交通規(guī)劃和設(shè)計(jì)的進(jìn)行。但模型中各類城市用地對(duì)交通吸引的影響權(quán)重值目前善無明確標(biāo)準(zhǔn)，需結(jié)合各地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，這有待我們進(jìn)一步研究，為今后的城市交通規(guī)劃乃至城市規(guī)劃提供工程依據(jù)。

［1］楊 明，曲大義，王 煒，等.城市土地利用與交通需求相關(guān)關(guān)系模型研究［J］.公路交通科技，2002(3):96-98.

［2］蓋春英，裴玉龍.公路建設(shè)項(xiàng)目可行性研究中的交通量預(yù)測(cè)方法［J］.交通工程運(yùn)輸學(xué)報(bào)，2002(7):64-66.