公路誘增交通量預測方法綜述

葛德書

（遼寧省公路勘測設計公司，遼寧 沈陽 110006）

1 引言

預測交通量一般由趨勢交通量、誘增交通量和轉移交通量組成，其中誘增交通量是在建設項目通車后，誘發(fā)了區(qū)域交通需求增長，據此預測的建設項目交通量[1]。其預測結果直接關系到公路技術標準的選擇及經濟、財務評價結果。隨著研究的深入，近年來國內外學者對誘增交通量預測方法進行了一系列改進，使預測結果更趨于合理。本文通過系統(tǒng)研究各項成果，對誘增交通量預測方法進行分析、總結，整合出四種主要預測方法，并修正預測模型中變量的錯誤認知或解釋，以期達到增加預測結果精確性的目的。

2 誘增交通量研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀

自上世紀70年代以來，英國、美國、日本等國外學者對誘增交通量的定義、產生機理及計算方法等開展了一系列研究。最初學者們對交通量的研究主要集中在道路建設前后的交通量變化，根據“有無對比”的原則進行交通量分析。英國國家審計委員會于1988年在其道路規(guī)劃分析報告中指出，在公路建設中如適當考慮誘增交通量，得出的預測交通量精度將顯著提高，自此，誘增交通量的研究才得以受到廣泛關注。英國干線道路評價常務咨詢委員會于1994年在比較分析151條公路開通前后交通量變化的基礎上，得出預測交通量低于實際交通量，預測誤差較大（約為-50%～+130%），并建議將彈性系數(shù)法應用于公路交通量預測過程中[2，3]。日本運輸調查局于上世紀70年代提出用MD模型預測客運量，MD模型是以經濟學中的效用理論為模型原理，以交通出行個體為對象，分析潛在的交通客運量，其預測精度較高，通過對MD模型的改進，其研究也可用于進行誘增交通量的預測[4]。20世紀90年代后期至21世紀初，Hansen、Barr、Noland[5]分別使用多元線性回歸法對誘增交通量進行預測，取得了一定的研究成果。

2.2 國內研究現(xiàn)狀

國內學者對誘增交通量的研究主要集中在重力模型法、生產曲線法和彈性系數(shù)法上，其他如基于MD模型預測法、經濟預測模型法等預測方法研究相對較少。

①重力模型法研究現(xiàn)狀。

重力模型法是我國交通運輸部推薦的交通量預測方法，目前研究成果較多。王兵等[6]基于分析交通量產生機理及對國外誘增交通量研究工作綜述基礎上介紹交通運輸部推薦的重力模型法。王暉等[7]基于誘增交通量的產生規(guī)律，探討了重力模型法的優(yōu)缺點。張航等[8]利用重力模型法定量預測了滬蓉高速公路宜昌至利川段的誘增交通量。程俊龍、王仕杰等[9，10]基于重力模型法，透過研究誘增交通量與經濟增長的關系，對重力模型法進行改進，并運用改進重力模型法進行了實證分析。

②生長曲線法研究現(xiàn)狀。

岑敏等[3]通過對誘增交通量預測方法綜述，利用生長曲線法對成渝高速公路和京津塘高速公路的誘增交通量進行實證分析。向前忠[11]在研究誘增交通量產生機理、發(fā)展特點和增長規(guī)律的基礎上，運用生長曲線法對羅定至岑溪高速公路粵境段進行預測。

③彈性系數(shù)法研究現(xiàn)狀。

岑敏等[3]通過對誘增交通量預測方法綜述，舉例說明國外部分彈性系數(shù)的計算結果。趙勝川等[2]通過分析影響出行距離的因素，運用彈性系數(shù)法對我國31個省市公路誘增交通量進行分析計算，得出公路里程和出行距離之間的彈性系數(shù)。葛萬海[12]運用彈性系數(shù)法預測京加高速公路齊齊哈爾至嫩江段誘增交通量。何南[6]在分析各種誘增交通量預測方法優(yōu)缺點的基礎上，詳細分析彈性系數(shù)法的原理并進行實證分析。

④其他方法研究現(xiàn)狀。

左志武等[13]運用計算機仿真軟件TransCAD研究S319的誘增交通量。張懷天[14]利用Matlab建立BP神經網絡算法研究津薊高速公路的誘增交通量。徐學明等[4]在分析誘增交通量產生機理基礎上，將預測客運量的MD模型進行改進，用于預測誘增交通量。

3 誘增交通量的產生機理

誘增交通量是一個從無到有的過程，即隨著公路建設的完成，交通條件的改善帶動區(qū)域經濟的進一步發(fā)展，從而誘發(fā)出部分新增交通量。其產生機理是基于簡單的經濟供給與需求理論，路網條件的改善促使客貨供給量的增加及運輸價格的降低，價格的降低又促使客貨運輸需求的增加。

如圖1所示，新建項目前的供給曲線和需求曲線的平衡為A點，此時的交通量和價格分別為Q0、P0；隨著項目的建成通車，交通供給能力增大，供給曲線由S1右移至S2，形成行的平衡點B，此時價格P1降低；由于價格的降低，運輸需求增大，需求曲線由D1上移至D2，又形成新的平衡點C，此時交通量和價格穩(wěn)定在Q2、P2。Q2減去Q1即為項目建設引起的誘增交通量[2-10]。

圖1 誘增交通量產生機理示意圖

4 誘增交通量預測方法

通過大量文獻的研究分析，誘增交通量的研究主要集中兩個方面：一是基于道路使用者對時間價值、出行效用對出行方式的選擇；二是基于公路影響區(qū)域經濟產業(yè)結構、土地利用性質改變對出行方式的影響。各種預測方法均圍繞上述兩方面構建模型，設立參數(shù)，力爭使預測與實際相符合。誘增交通量預測方法主要可歸結為下述四種。

4.1 重力模型法

重力模型法考慮的主要因素是區(qū)域間的運行時間，按照“有無對比”原則，分為現(xiàn)狀區(qū)間交通出行量為零和不為零兩種情況分別計算[5，9，10]。

①現(xiàn)狀區(qū)間交通出行量不為零。

②現(xiàn)狀區(qū)間交通出行量為零。

其它符號同前。

重力模型法計算簡單，參數(shù)標定相對容易，利于實際操作，是《公路建設項目可行性研究報告編制辦法》的推薦方法。但重力模型法未考慮因公路建設導致公路影響區(qū)域經濟產業(yè)結構調整、土地利用性質改變等的影響，預測結果偏低。

4.2 生長曲線法

通過對誘增交通量規(guī)律的總結發(fā)現(xiàn)，誘增交通量呈現(xiàn)出生物學上的生長曲線，其發(fā)展大致可分為初期形成階段、快速增長階段和逐步穩(wěn)定階段。利用誘增交通量的這一性質，提出生長曲線法，其模型如下[3]：

生長曲線法符合誘增交通量實際增長趨勢，考慮了由于道路服務水平較低引起增長的有限性，體現(xiàn)了由于交通條件改變而導致人們出行行為改變的滯后性。但其沒有考慮交通條件的改變初期對出行頻率的影響，根據相關研究，生長曲線法更適合預測遠期誘增交通量。

4.3 彈性系數(shù)法

彈性系數(shù)法是通過描述交通需求對出行成本等一系列影響因素變動的敏感程度來預測誘增交通量的。根據趙勝川、何南等人的研究成果，預測模型如下[2]：

λ值即為公路里程與出行距離之間的彈性系數(shù)，

彈性系數(shù)法考慮了人口、費用、時間等因素對交通量的影響，考慮了交通條件改善對土地利用性質和出行頻率的影響，可以計算長期和短期誘增交通量。但其對數(shù)據收集要求較高，準確性需要保證。由于一些影響因素數(shù)據收集難以收集，會導致模型計算得到的彈性系數(shù)值與實際數(shù)據存在誤差。

4.4 基于MD模型預測法

MD模型是以經濟學中的效用理論作為模型原理，以交通出行個體為研究對象，分析潛在的運輸需求。徐學明等在借鑒其它MD研究成果的基礎上，提出基于MD模型的誘增交通量預測方法，其預測模型如下[4]：

MD模型與傳統(tǒng)預測模型相比，考慮了出行者的時間價值、出行效用和出行方式等，其模擬過程更切合實際。但MD模型存在難以統(tǒng)計的指標，如未來年潛在交通需求量，而且，這種預測方法缺少實際案例的佐證，需進一步研究論證。

5 結語

誘增交通量預測是公路建設項目可行性研究階段的重要環(huán)節(jié)，本文通過對各種誘增交通量預測方法的研究，分析其優(yōu)缺點，對于提高公路交通量預測水平，制定科學合理的決策具有重要的理論及現(xiàn)實意義。隨著現(xiàn)代仿真技術的發(fā)展，建議誘增交通量預測方法與大數(shù)據、云計算等最新科技成果對接，使預測結果更接近實際。