某城市橋梁改造工程交通量預(yù)測(cè)方法的分析研究

項(xiàng)少華 XIANG Shao-hua；張培輝 ZHANG Pei-hui

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，合肥230011）

0 引言

交通量預(yù)測(cè)是橋梁工程前期工作中的重要一環(huán)，是確定橋梁工程規(guī)模、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。現(xiàn)階段交通量預(yù)測(cè)廣泛采用“四階段”法進(jìn)行預(yù)測(cè)。

“四階段”法以機(jī)動(dòng)車OD調(diào)查為基礎(chǔ)，需要采集大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，交通量OD調(diào)查需要花費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力。而目前我國(guó)大部分中小城市的橋梁工程項(xiàng)目受時(shí)間和財(cái)力所限，無法組織進(jìn)行市內(nèi)大規(guī)模的交通量OD調(diào)查。

本文結(jié)合蚌埠解放路橋改造工程，探討了利用公路網(wǎng)OD數(shù)據(jù)來進(jìn)行城市跨河橋梁交通量預(yù)測(cè)的方法。在該項(xiàng)目可行性研究階段，本文通過對(duì)市區(qū)內(nèi)幾條過河通道進(jìn)行交通量調(diào)查，結(jié)合蚌埠市外圍公路網(wǎng)已有OD調(diào)查資料來生成區(qū)域基年OD數(shù)據(jù)，進(jìn)行四階段法預(yù)測(cè)。該方案充分利用現(xiàn)有公路網(wǎng)的OD數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了人力物力的投入。

1 項(xiàng)目概況

蚌埠市現(xiàn)轄龍子湖、蚌山、禹會(huì)及淮上四區(qū)?；瓷蠀^(qū)位于淮河以北，其余三區(qū)在淮河以南?，F(xiàn)由本項(xiàng)目及朝陽(yáng)路淮河橋共同承擔(dān)市區(qū)內(nèi)部過江交通任務(wù)（報(bào)告編制階段，蚌埠大慶路淮河公路橋正在建設(shè)當(dāng)中，現(xiàn)已建成通車，本次預(yù)測(cè)以當(dāng)時(shí)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析）。本項(xiàng)目是S101、S307及G206共用的一座過淮河橋梁，在區(qū)域公路及城市道路網(wǎng)中地位重大。

2 交通量調(diào)查

2.1 0D調(diào)查點(diǎn)布設(shè) 根據(jù)對(duì)區(qū)域路網(wǎng)的分析，本次在蚌埠解放路橋及朝陽(yáng)路橋處補(bǔ)充兩處OD調(diào)查點(diǎn)，利用外圍公路OD調(diào)查點(diǎn)6處，調(diào)查點(diǎn)分布如圖1所示。

2.2 OD分區(qū) 根據(jù)對(duì)已有外圍的公路OD調(diào)查及本次補(bǔ)充的兩座大橋調(diào)查資料的初步整理，本報(bào)告將項(xiàng)目影響區(qū)劃分為24個(gè)OD小區(qū)，如表1所示。

3 交通量預(yù)測(cè)

3.1 交通生成預(yù)測(cè) 交通量生成預(yù)測(cè)采用增長(zhǎng)率法，關(guān)鍵為確定交通量彈性系數(shù)，城市交通受城市人口規(guī)模、土地利用狀況等因素影響，與城市道路交通流密切相關(guān)的運(yùn)輸指標(biāo)為城區(qū)機(jī)動(dòng)車保有量。本次分析通過對(duì)比中心城區(qū)機(jī)動(dòng)車保有量與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)狀況，預(yù)測(cè)影響區(qū)未來客貨車交通量增長(zhǎng)彈性系數(shù)如表2所示。

圖1

表1

表2

根據(jù)上述經(jīng)濟(jì)及彈性系數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果，未來年各小區(qū)客貨車增長(zhǎng)率由下述公式可推算得本項(xiàng)目未來年交通量增長(zhǎng)率。

式中：Rk、Rh—未來年影響區(qū)內(nèi)客、貨交通量增長(zhǎng)率(%)；Tk、Th—未來年影響區(qū)內(nèi)客、貨交通量對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的彈性系數(shù)；E—未來年影響區(qū)內(nèi)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)率（%）。

未來各影響區(qū)各車型發(fā)生、集中量預(yù)測(cè)計(jì)算公式如下：

式中：Pk—第N年影響區(qū)第K種車型發(fā)生交通量；—基年影響區(qū)第K種車型發(fā)生交通量；P—第N年影h響區(qū)第K種車型集中交通量—基年影響區(qū)第K種車型集中交通量；n—預(yù)測(cè)年數(shù)；

以上發(fā)生、集中量預(yù)測(cè)結(jié)果將直接用于下步交通分布的預(yù)測(cè)。

3.2 交通分布預(yù)測(cè) 交通量分布預(yù)測(cè)的目的是推算未來OD表。交通量分布預(yù)測(cè)通常采用弗雷特法 (Fratar Method)進(jìn)行回歸分析計(jì)算，計(jì)算模型為：

3.3 交通分配預(yù)測(cè) 根據(jù)規(guī)劃，蚌埠市區(qū)遠(yuǎn)期共有四座淮河大橋承擔(dān)兩岸的過江交通需求，新建設(shè)大慶路淮河橋（2013年建成）及長(zhǎng)淮衛(wèi)淮河橋（2016年建成），在路網(wǎng)分配時(shí)應(yīng)充分分析四條跨河通道承擔(dān)的交通流構(gòu)成特征。結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際情況本次預(yù)測(cè)使用行程時(shí)間這一靜態(tài)指標(biāo)來進(jìn)行分配預(yù)測(cè)，所采用的多路徑概率分配方法是由佛羅里安（Florian）和?？怂梗‵ox）所提出的指數(shù)模型。其計(jì)算公式為

式中：Tij(k)—Tij分配到第K條路徑上的交通量；Tij—i區(qū)到j(luò)區(qū)的出行交通量；Pij(k)—i、j區(qū)域間第K條路徑的分配概率；tk—i、j區(qū)域間第K條路徑的行程時(shí)間；a—常數(shù)，可采用最小二乘法回歸得到（本次預(yù)測(cè)a取5）；n—i、j區(qū)域間可供選擇的出行路徑總數(shù)。

行程時(shí)間的計(jì)算采用修正的交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院交通量-速度模型。

交通量分配預(yù)測(cè)結(jié)果如表3所示。

表3 交通量分配結(jié)果（趨勢(shì)型，折合成小客車pcu/d）

3.4 誘增交通量預(yù)測(cè) 一般預(yù)測(cè)誘增交通量有重力模型法，生長(zhǎng)曲線法和彈性系數(shù)法。本文采用生長(zhǎng)曲線模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。誘增交通量的發(fā)展大抵要經(jīng)歷聚集形成、快速增長(zhǎng)和逐漸穩(wěn)定三個(gè)階段，該發(fā)展規(guī)律可以用一條S型曲線來模擬，發(fā)展初期增長(zhǎng)較慢，隨后開始加速增長(zhǎng)，達(dá)到一定程度后，增長(zhǎng)速度減緩并趨于停止。

式中：Y—誘增交通量預(yù)測(cè)值；K—誘增交通量上限值；t—時(shí)間變量，單位為年；a、b—模型參數(shù)。

誘增交通量預(yù)測(cè)結(jié)果如表4。

表4 誘增交通量預(yù)測(cè)結(jié)果（折合成小客車pcu/d）

3.5 其他運(yùn)輸方式間的交通量轉(zhuǎn)移 蚌埠是全國(guó)重要的交通樞紐，公路、鐵路、水運(yùn)四通發(fā)達(dá)。水運(yùn)方面有黃金水道淮河，水運(yùn)與本項(xiàng)目的相關(guān)性較小，本次不考慮該部分轉(zhuǎn)移交通量。鐵路方面有京滬鐵路及京滬高鐵線，在本項(xiàng)目可研階段京滬高鐵正在建設(shè)當(dāng)中，現(xiàn)已通車運(yùn)營(yíng)。隨著京滬高鐵的通車，其高效高安全的特性將吸引部分客流轉(zhuǎn)移至鐵路交通。

根據(jù)鐵路和道路各自的特點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目通道內(nèi)交通流構(gòu)成情況，區(qū)間以工作、探親等為目的的零散客源部分將轉(zhuǎn)移至鐵路上去。而一些自駕車客源仍將選擇公路出行。

綜合考慮通道內(nèi)客運(yùn)分布情況、鐵路載客能力、出行費(fèi)用等因素，預(yù)測(cè)本項(xiàng)目向鐵路的交通量轉(zhuǎn)移如表5所示。

表5 鐵路轉(zhuǎn)移交通量預(yù)測(cè)結(jié)果（折合成小客車pcu/d）

3.6 交通量預(yù)測(cè)結(jié)果 匯總趨勢(shì)交通量、誘增交通量及轉(zhuǎn)移交通量即得本項(xiàng)目的交通量預(yù)測(cè)結(jié)果如表6。

表6 交通量預(yù)測(cè)結(jié)果（折合成小客車pcu/d）

4 結(jié)語

城市橋梁由于路網(wǎng)構(gòu)成復(fù)雜，影響因素多，組織進(jìn)行市內(nèi)OD調(diào)查費(fèi)時(shí)費(fèi)力。一些大型城市可以利用已有的出行普查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而中小型城市大多無此數(shù)據(jù)。

本文提出利用外圍公路網(wǎng)OD調(diào)查數(shù)據(jù)來進(jìn)行交通量預(yù)測(cè)的思路，針對(duì)兼具公路功能的城市橋梁，該方法可有效降低調(diào)查成本，加快前期工作進(jìn)度。根據(jù)該交通量預(yù)測(cè)編制的可行性研究報(bào)告已獲相關(guān)部門批復(fù)，目前該項(xiàng)目已建成通車，運(yùn)營(yíng)狀況良好。

[1]中國(guó)公路學(xué)會(huì).交通工程手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]交通運(yùn)輸部．公路建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告編制辦法[S]．2010．

[3]王煒，徐吉謙，楊濤等．城市交通規(guī)劃[M]．南京：東南大學(xué)出版社，1999．

[4]安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司.蚌埠解放路淮河公路橋改造工程可行性研究報(bào)告，2012.