道路工程交通量分析預(yù)測探討

苑 斌

（淄博市交通建設(shè)發(fā)展中心，山東 淄博 255400）

0 引言

當(dāng)前，全國各地大力發(fā)展交通設(shè)施建設(shè)，完善公路路網(wǎng)規(guī)劃，但在交通發(fā)展的同時，汽車數(shù)量也在迅猛增加。由于一些城市建設(shè)初期發(fā)展規(guī)劃不合理，加之道路交通量急劇增長，導(dǎo)致許多大中型城市出現(xiàn)交通擁堵問題，在上下班高峰期尤為嚴重，許多公路存在超負荷運營的情況。除了城市規(guī)劃存在一定局限之外，前期對于道路的規(guī)劃也影響道路使用后的效果，難以實現(xiàn)道路新建或者改建的根本目的。所以，在道路新建或者改建之前對擬建道路的路網(wǎng)進行規(guī)劃，對當(dāng)前道路交通量、交通流向等情況進行分析是非常有必要的。前期的交通量預(yù)測對于道路建設(shè)項目的后期運作成功與否有直接影響。

交通量分析預(yù)測從擬建項目區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟、交通和各種社會因素著手，考慮項目建設(shè)前后的變化規(guī)律，依據(jù)定量的計算和定性的分析相結(jié)合的原則，為項目建設(shè)的規(guī)劃、方案以及經(jīng)濟評價、投資估算等工作提供了基礎(chǔ)性材料。因此，要求前期的交通量預(yù)測工作必須選擇合適的預(yù)測模型，提高預(yù)測精度，充分考慮環(huán)境、土地、節(jié)能以及社會影響等因素。

交通量的研究包括了交通量預(yù)測、交通量生成、交通量分布、交通量分配四個環(huán)節(jié)。其中交通量的生成預(yù)測是根據(jù)道路工程前期通過對一定區(qū)域內(nèi)交通量的調(diào)查、分析，結(jié)合城市公路網(wǎng)規(guī)劃對一定區(qū)域內(nèi)未來生成的交通量進行推測。由于每個地區(qū)經(jīng)濟、交通和城市規(guī)劃的差異，其結(jié)果也會有所不同。尤其是城市道路和農(nóng)村道路，由于其環(huán)境的巨大差異，其交通量生成預(yù)測所運用的方法、產(chǎn)生的結(jié)果截然不同。

1 交通量的預(yù)測

交通量預(yù)測對于項目決策方案的科學(xué)性和合理性有著直接影響，是項目建設(shè)規(guī)模、標準的主要依據(jù)，將提高交通運輸建設(shè)項目投資效益，其應(yīng)用對于交通建設(shè)工程可行性研究是非常重要的。

（1）趨勢交通量預(yù)測：預(yù)測道路工程建設(shè)項目完成后，造成項目區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟、人口等方面的變化。

（2）轉(zhuǎn)移交通量預(yù)測：預(yù)測道路建成通車后從其他道路轉(zhuǎn)移過來的交通量。

（3）誘增交通量預(yù)測：預(yù)測道路通車后所誘發(fā)部分潛在的交通量。

2 交通量生成預(yù)測

交通量生成預(yù)測是指在預(yù)測各個交通區(qū)的交通發(fā)生量的問題上，可以通過確定的運輸網(wǎng)絡(luò)及其O—D 交通區(qū)，分析影響因素，通過建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計算預(yù)測交通量。影響因素主要包括人口經(jīng)濟、交通狀況、土地等方面。

2.1 時間序列的指數(shù)平滑法

預(yù)測工程建設(shè)項目中短期內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展趨勢，是預(yù)測的方法中比較常用的一種。它是在歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，兼容了全期平均和移動平均所長，不舍棄過去的數(shù)據(jù)，但是僅給予逐漸減弱的影響程度，即隨著數(shù)據(jù)的遠離，賦予逐漸收斂為零的權(quán)數(shù)。

2.2 彈性系數(shù)法

以一個因素發(fā)展變化的預(yù)測為基礎(chǔ)對另一個因素的發(fā)展變化做出預(yù)測。

3 交通量分布預(yù)測

按照適應(yīng)長、短期交通分布預(yù)測分為兩類：第一類模型被用來在交通網(wǎng)絡(luò)沒有發(fā)生重大變化的短期交通分布預(yù)測中，具有比較簡單的特點；第二類模型用于長期交通分布中交通網(wǎng)絡(luò)情況有較大變化的交通分布預(yù)測，主要使用的是出行的廣義費用或一些較復(fù)雜的數(shù)學(xué)方法。

3.1 增長系數(shù)法

該方法一般側(cè)重于交通分布總的發(fā)展趨勢，它的適應(yīng)能力非常強，不會局限于個別因素的影響。該方法通常是根據(jù)各交通分布區(qū)間幾年的交通分布情況，應(yīng)用于宏觀交通量的分布。

（1）平均增長系數(shù)法：分析計算簡單，需多次反復(fù)計算。

（2）底特律法：簡稱D 法，由J.D.Carol 提出。

（3）佛萊特法：該方法操作簡單、計算快，預(yù)測結(jié)果較好。

3.2 重力模型法

重力分布模型是日常工作中經(jīng)常使用、且非常有用且重要的分布模型，主要適用于交通運輸網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)較大變化時，對未來交通出行分布的預(yù)測，與交通發(fā)生量和吸引量成正比，與區(qū)間交通阻抗（距離、時間、費用）成反比。

4 交通量分配

交通分配模型常用于預(yù)測道路網(wǎng)絡(luò)中的交通流量，將已輸入的出行需求OD 矩陣作為起訖點對之間的交通流量，如何分配到整個路網(wǎng)上的每一OD 點對的流量，主要是基于所選擇的出行方式在某一道路上的出行時間或出行費用。

TransCAD 交通軟件系統(tǒng)是把交通規(guī)劃技術(shù)和地理信息技術(shù)有效結(jié)合在一起，在日常實際應(yīng)用中用它對地圖進行生成和處理，對地理信息數(shù)據(jù)集進行建立和收集，開展各種空間分析，包括所有傳統(tǒng)的UTPS 模型、對輸入數(shù)據(jù)要求較少的“快速反應(yīng)”(Quick Response）模型，以及先進的離散選擇需求模型，并提供了對公共交通分析的全面支持。

UE 模型和其解法都是建立在用戶平衡原理的基礎(chǔ)之上，通常稱為War drop第一原理。是1975年LeBlanc從公路通行能力、車輛行駛速度、車輛行駛時間等方面考慮，采用平衡分配方法，提出的一種全新模型。

5 典型實例

5.1 項目介紹

張青線改建道路位于淄博市臨淄區(qū)，是主要用于疏導(dǎo)過境車流的主要通道，便于大型貨車迅速通過，優(yōu)化當(dāng)?shù)亟煌ńY(jié)構(gòu)。本項目的建設(shè)將有力推動沿線地方資源開發(fā)，帶動地域經(jīng)濟發(fā)展，為當(dāng)?shù)厝罕姵鲂泻凸まr(nóng)產(chǎn)品及礦產(chǎn)運輸提供極大的方便。地方政府和人民對本項目傾注了極大的熱情和期盼，對于工程用地需求和局部拆遷表示理解和支持。

工程項目所在地淄博市屬于“較大的市”，是山東省重要交通樞紐城市，境內(nèi)鐵路有膠濟線、辛泰線、張博線。公路有15條干線通往全國各地，國道G309 路橫貫全市東西，國道G205貫穿全市南北，更是青銀高速、青蘭高速和濱博高速的交匯點。

5.2 交通量調(diào)查分析

本項目交通量的預(yù)測參照所在地近幾年的交通觀測數(shù)據(jù)和新的OD 調(diào)查數(shù)據(jù)，以期掌握所在地區(qū)貨運強度和特征，為項目完善和建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

（1）調(diào)查目的

通過對進出及穿越所在地區(qū)各交叉口的車輛情況進行觀測，對部分車輛OD 抽樣調(diào)查，分析各交叉口的機動車流量及行駛特性，掌握所在地區(qū)機動車主要流入及流出方向，為分析交通特征、進一步改善所在地區(qū)的交通現(xiàn)狀及此地區(qū)其他路段后期規(guī)劃建設(shè)提供依據(jù)。

（2）調(diào)查方法

采用路邊觀測和抽樣流向調(diào)查。對通過5 個交叉口觀測點的所有進、出交叉口機動車數(shù)量進行分時段、分車型統(tǒng)計；對通過7 個OD 觀測點的進、出機動車（不包括拖拉機、摩托車）按比例抽樣（30%）進行OD 調(diào)查。

（3）調(diào)查對象

包括六種車型：小客車、中客車、大客車、小貨車、中貨車、大貨車。

5.3 交通量生成預(yù)測

根據(jù)工程所在地區(qū)交通運輸有關(guān)資料和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的實際情況，本文采用彈性系數(shù)法和指數(shù)平滑法分別對未來客貨運輸需求量進行預(yù)測，綜合分析確定合理的預(yù)測值。

通過對兩種不同方法得出的預(yù)測結(jié)果進行比較分析，發(fā)現(xiàn)2019年至2033年預(yù)測值，用彈性系數(shù)法預(yù)測的結(jié)果稍高于指數(shù)平滑法，而2033年預(yù)測值，指數(shù)平滑法預(yù)測值較大，主要原因是2019年至2033年的彈性系數(shù)較大。

考慮到未來社會發(fā)展、路網(wǎng)完善和優(yōu)化等影響客貨運輸需求的各種因素，經(jīng)綜合分析，取兩種方法的平均值作為特征年2019年、2022年、2025年、2028年、2031年、2033年當(dāng)?shù)乜拓涍\輸需求量預(yù)測值。交通量分布根據(jù)上述步驟，使用規(guī)劃區(qū)域內(nèi)10 個交通小區(qū)現(xiàn)狀出行OD，對其發(fā)生量和吸引量進行分析預(yù)測，即可得到2019年、2022年、2025年、2028年、2031年、2033年的分布矩陣（計算中分布交通量的計算誤差控制在3%以內(nèi)）。

5.4 交通量分布預(yù)測與分配

運用Frator 法，得到特征年2019年、2022年、2025年、2028年、2031年、2033年10 個交通小區(qū)的分布矩陣。

目前誘增交通量占預(yù)測交通量的5%～15%，并與擬建項目影響區(qū)的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、工業(yè)產(chǎn)值、居民收入等密切相關(guān)。本項目誘增交通量主要是道路建成通車后，會改善周邊地區(qū)交通狀況，道路距離縮短，對區(qū)域交通和過境交通產(chǎn)生較大的吸引作用，推動沿線經(jīng)濟發(fā)展，引發(fā)道路出行變化，從而產(chǎn)生新的交通量。結(jié)合所在地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展趨勢及誘增交通量的增長情況，本報告誘增交通量占趨勢交通量的比例為：2019年15%、2022年13%、2025年11%、2028年10%、2031年9%、2033年8%。

預(yù)測及分析結(jié)果：采用UE 模型，將各特征年OD 矩陣表轉(zhuǎn)換為年平均日交通量OD 矩陣表，對規(guī)劃區(qū)域內(nèi)公路網(wǎng)進行分配，從而得到各特征年新改建道路工程斷面流量。

交通量預(yù)測結(jié)果 （輛/日）

本項目主要交通量來自過境車輛和入境車輛。綜合交通分析，起算年交通量采用6757 輛/日。

通過計算得出，原道路年平均交通量增長率為5.7%，考慮新改建工程竣工通車后吸引的交通量，確定本項目的年增長率如下：前四年采用8.0%，中間五年采用6.0%，后五年采用4.0%，計算未來15年的預(yù)測遠景交通量，以2019 作為預(yù)測起算年，由預(yù)測結(jié)果可知，公路設(shè)計末年（2033年）預(yù)測交通量為14968 輛/日。計算得到本項目趨勢交通量預(yù)測值如下圖所示。

結(jié)合交通量預(yù)測和實際情況，以及經(jīng)濟水平和公路建設(shè)投資力度，在既保證提供服務(wù)水平和車輛運行質(zhì)量高的前提下，確定以二級服務(wù)水平作為本項目通行能力的設(shè)計依據(jù)，行車道寬度為3.75m，雙向兩車道。

6 結(jié)論

新改建工程項目的交通量分析預(yù)測研究是結(jié)合實地調(diào)查分析，通過研究分析公路交通量預(yù)測的理論與方法，對項目的交通量預(yù)測進行實證分析，從而確定新改建工程項目的建設(shè)技術(shù)等級、工程建設(shè)規(guī)模、經(jīng)濟評價等，將為項目建設(shè)投融資方案選擇和建設(shè)時機選擇等決策提供重要依據(jù)。

本文通過探討道路交通量預(yù)測的基本思路，建立交通—經(jīng)濟發(fā)展模型，并對經(jīng)濟發(fā)展進行預(yù)測，再以現(xiàn)狀道路交通OD 為基礎(chǔ)，根據(jù)社會發(fā)展趨勢預(yù)測未來生成交通量，結(jié)合實際情況，綜合運用交通量生成預(yù)測方法，最終分析確定張青線改建項目的交通量預(yù)測值，最終確定道路建設(shè)規(guī)模和設(shè)計標準。