公路规划四阶段 什么是规划

浅谈公路四阶段交通量预测思路

丁 伟 赵新华

（江西省交通设计院 南昌 330002）

摘 要：四阶段交通量预测，在分析项目区域社会经济、交通运输现状的基础上，选择恰当的经 济指标，预测其发展趋势，并通过对交通与经济的弹性分析，预测交通的发展趋势，从而预测 项目区域未来各小区的趋势和诱增的交通出行集中与发生量，得到未来特征年的出行分布OD 表； 在充分考虑预测期内项目区域交通路网或其它运输方式对交通量的分流影响，通过交通量分配， 最终获得拟建公路项目预测交通量。

关键词：交通工程；四阶段；经济；OD ；弹性系数；集中；发生；分布；分配

地区投资环境，进一步促进地方社会经济发展，从而诱发潜在的交通需求，产生诱增交通量；同时，由于新建公路的连通和辐射作用，将改变原有路网结构及

运输方式，以及未来其它新建运输方式对通道内交通量的吸引，形成转移交通量。因此，在预测交通需求量时，必须对趋势交通量、诱增交通量和转移交通量进行相应的预测，以得出较为符合实际情况的远景交通量。

四阶段交通量预测法，即根据基年交通调查所获得的项目所在区域的社会经济、交通运输资料和OD 分布情况，在分析该地区的社会经济、交通运输现状的基础上，选择恰当的经济指标，预测其发展趋势，并通过对交通与经济的弹性分析，预测交通的发展趋势，从而预测区域未来各小区的趋势和诱增的交通出行集中量与发生量；然后进行交通量出行分布预测，得到未来特征年的出行分布OD 表；由于预测期内项目区域交通路网或其它运输方式的可能建设，在充分考虑交通量分流影响的基础上，通过各种运输方式分担得出项目未来特征年的OD 表，再通过交通量分配，最终获得拟建公路项目交通量的预测结果。见图1所示：

0 前 言

公路远景交通需求量的预测，是公路交通规划的基础，是公路工程可行性研究的核心内容。交通量预测的方法可以分成两大类：一是个别预测法，二是以出行起讫点为基础的四阶段预测法。前者主要以单个运输行为为研究对象，根据老路交通状况的历史资料，运用统计分析技术，预测老路的远景交通量，此方法预测过程较简单，没有考虑综合运输网络和运输方式的分担，预测的精确性不高，此法在我国九十年代以前采用多。后者从交通需求出发，考虑了交通的发生、吸引，交通量的分布，交通方式划分以及交通量的分配；五六十年代，英、美等发达国家对这种技术进行了深入的研究，后来日本人在运用研究中，把它称作为四阶段推定法；作为当今最为完善的交通需求预测理论体系，在我国，首次在沪宁高速公路采用后，后来逐步得到运用推广。笔者就自己对四阶段预测法理论的理解，并结合可行性研究中的运用体会，浅谈公路四阶段交通量预测思路。

1 总体思路与方法

交通量增长是与经济发展密切相关的，交通量是由于人的社会经济活动对交通的需求而产生的，一方面经济发展带动交通需求的增长，将产生新增交通量，同时又促进交通基础设施的建设，改善交通条件；另一方面由于交通条件的改善，导致降低运输成本和节约在途时间，人的社会经济活动因此变得更便利更频繁，将促进区域经济的发展。可见，通过分析社会经济活动的变化规律，分析它们与交通运输的关系，便可较为准确地掌握交通需求的变化规律。随着社会经济发展，其相关区域的通道交通需求量将跟随呈现出增长趋势，必然产生趋势交通量；而公路项目的建成，又将改善公路服务区域内的交通条件，改善沿线

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图1交通量预测四阶段工作流程

2 四阶段交通量预测程序

2.1基础准备工作 2.1.1交通小区（影响区）的划分 将项目服务区域，

划分交通服务小区，一般是一个独立的行政区或几个行政区的合并，或将同一交通流方向的一个或多个县或地区合并，以代表该小区内所有汽车出行的起讫点，并假定这些出行的起讫点都在小区的经济、行政中心。

2.1.2社会经济调查与分析 对影响区域内的地理

位置、人口概况、自然资源、自然条件、产业结构与布局等及各种经济指标等进行调查，特别是历年人口、工农业总产值、国内生产总值等。

社会经济资料收集了后，应用数理统计分析方法进行分析，预测未来20年以内的经济指标。预测方法有：趋势外推法、回归分析法、经济计量法、投入产出法、经济优化规划法、经济控制理论法等，其中运用最多的是趋势外推法和回归分析法。常用的预测模型有：

一元线性模型：y=a+bX

二次抛物线模型：y=a + b X+c X2 多元线性模型：y=a+b1X 1+b2X 2+…+bn X n 指数曲线：y= a bx 龚柏兹曲线：y=k a bx

逻辑斯帝曲线：y=K/(1+b e –a x) 指数几何式：y=αX β

β

11 X22 ……Xβ

n n

式中：y 为因变量，一般为要预测的经济指标；X 为自变量，一般为年份或者其他相关的经济指标；其他a 、b 、α、β等为通过回归分析得出的参量；K 为常量。

模型选择的可靠性通过相关系数r 检验、F 检验、t 检验进行评定。具体参见参考文献[2]。

以上常用模型中，龚柏兹曲线、逻辑斯帝曲线两种为S 型曲线，其特点是先上凹上升，后下凹上升，自变量向两端无限延伸时，有以y=K和y=0的渐近线，与经济发展规律相符。在实际应用中，K 值的取用需要结合宏观经济的“五年计划”进行确定。

通过对历史数据进行回归分析得出以上模型参数，回归分析一般借助于计算机，运用最小二乘法原理编制分析程序。

2.1.3交通运输调查 包括历年各种运输方式完成

客（货）运量和周转量、汽车保有量、汽车运输成本调查、汽车OD 调查，区域内的所有道路路况，包括基年路网和未来特征年路网，各路线技术等级、路线长度、设计速度等，还有现有公路的历年交通量观测站资料。

2.1.4形成基年OD 矩阵表 通过对OD 调查资料的分

析，全面了解出行方式、出行时间、出行目的等方面的规律，形成基年OD 矩阵表，以便为交通需求预测提供基础。

OD 分析主要完成的工作有：货类分析、出行距离分析、重量分担比例分析、行驶效率分析、车型构

成分析等。还有重要的工作内容是形成基年OD 矩阵表。

在形成基年OD 表的过程中，还需要根据主要路段的观测站交通量对OD 表进行矫正，以使得OD 表与实际路段交通量相符合，对交通量预测精度影响较大。OD 矫正是个反复趋近的过程，工作量较大，需要借助计算机程序完成，首先，通过计算机预分配初步OD 表，找出矫正路段的所有相关OD 点对，计算出矫正系数矩阵，然后对初步OD 表进行第一次矫正，用矫正后的OD 表进行重分配，如果误差在3%以内，则满足要求，否则，重新计算矫正系数，进行第二次矫正，直到满足要求为止。一般来说，OD 矫正的过程需要重复7~10次才能满足要求。

矫正系数= 路段实际流量 / 预分配流量

2.2 交通发生量与集中量预测

根据交通小区交通发生量与小区土地利用、社会经济等特征变量之间的定量关系，通过社会经济预测，运用回归分析与弹性系数法预测得出未来年各交通小区的交通发生量和集中量。其弹性系数意义表达为：

弹性系数e=运输指标变化的百分率 / 经济指标变化的百分率

式中，运输指标为交通分区的交通发生量；经济指标一般采用国内生产总值。

2.2.1弹性系数的确定 由于在实际工作中不可能

获得历年来各交通小区的交通出行量统计资料。因此，只能选用如汽车保有量、客货运输量等交通运输相关指标与社会经济指标进行回归分析，推算出其弹性系数。根据实践，多数采用民用汽车保有量与国内生产总值进行相关分析。并根据以下模型计算出弹性系数。

Y=a * X b

式中：Y —历年汽车保有量、客货运输量等交通指标

X —历年社会经济指标。 a —回归系数

b —交通对经济的弹性系数，通过回归分析得出。

2.2.2集中、发生量增长率的确定 根据各交通小区

未来经济发展预测结果，计算经济增长率，并以此计算出交通集中、发生量的趋势增长率。

i 汽车=i经济*e

式中：i 汽车—为交通发生增长率

i 经济—为经济增长率 e —交通对经济的弹性系数

2.2.3集中、发生量预测 小区交通出行总量，是社

会经济发展对交通运输需求的具体反映。集中、发生出行总量的预测，应以社会经济发展趋势为依据。常用的预测有：增长率法、相关分析法、强度指标法。

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受现行统计资料的影响，以增长率法最为常用。

增长率法，是根据未来年份交通增长率，利用OD 调查得到的各交通小区的基年交通产生、吸引量，并依照下列公式可计算出各交通小区未来年份的产生、吸引交通量。

P i = P0i · (1+ i汽车i ) n A i = A0i · (1+ i汽车) n

式中：P i -第i 小区第n 年交通产生量；

P 0i -第i 小区基年交通产生量； A i -第i 小区第n 年交通吸引量； A 0i -第i 小区基年交通吸引量。 i 汽车-第i 小区第n 年交通增长率；

2.3 交通分布预测

交通分布预测的任务，是将分区出行端点的发生量与集中量，合理地分布到各出行区间，并满足下列条件：

∑Q ij =Pi (j=1 to n) ∑Q ij =Aj (i=1 to n)

式中：P i 为第i 区发生量

A j 为第j 区集中量 Q ij 为i 区到j 区的分布流量

分布预测的方法，一般有“弗来特”法和。趋势交通分布一般“弗来特”法，诱增交通分布一般使用重力模型法。

2.3.1趋势交通量分布 趋势交通量分布一般采用

弗来特法进行预测及收敛计算。弗来特认为两交通区间未来的交通量，不仅与两交通小区的交通增长系数有关，而且还与整个交通区的交通总量增长系数有关。OD 分布示意参照表1。

表1 OD分布示意表

弗来特法计算公式如下：

Q ’

ij =Qij ×E i ×F j ×[(Li +Lj )/2] E i = P0i / Pi F j =A0j / Aj

L i =∑Q ij / ∑Q ij Fj (j=1 to n) L j =∑Q ij / ∑Q ij Ei (i=1 to n)

式中：Q ’ij ——未来特征年i 区到j 区交通量数

Q ij ——现有i 区到j 区交通量数 P 0i ——第i 区目标发生量 P i ——第i 区中间发生量 A 0j ——第j 区目标集中量 A j ——第j 区中间集中量 E i ——i 区发生增长倍数

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F j ——j 区集中增长倍数 L i ——校正系数 L j ——校正系数

用弗来特法预测OD 分布，通过计算机程序完成，计算误差允许3%。通过计算，得到未来各特征年的机动趋势型OD 分布量。

2.3.2诱增交通量分布 诱增交通量考虑的主要因

素是时间，按照“有无比较法”的原则，采用重力模型进行预测。重力模型表达式，类似于牛顿的万有引力定律，它的基本思路是两区间i 区到j 区的出行数Q ij ，同出发点i 的发生量P i 的某一乘方成正比，同到达点j 区的集中量A j 的某一乘方成正比，同i 区到j 区之间的行程时间D ij 的某一乘方成反比。重力模型表达式如下：

Q α

β

γ

ij = K P i A j D ij

式中，K 、α、β、γ为重力模型参数，D ij 为交通阻抗矩阵表，一般用时间矩阵T ij 表示。

通过对基年汽车OD 表和交通阻抗D ij 进行回归分析得出。实践证明，重力模型对交通条件的改善有着灵敏的响应能力。

以下按基年区间出行量为零和区间出行量不为零两种情况，说明诱增交通量预测模型如下： 2.3.2.1现状区间交通出行量不为零 现状区间交通出行量不为零时，诱增交通量的预测采用如下模型： 式中：Q γij ’=((Dij / Dij ’) –1) ×Q ij

Q ij ’—i 区到j 区的诱增交通量

D ij —无此项目时，i 区到j 区的运行时间 D ij ’—有此项目时，i 区到j 区的运行时间 γ—重力模型参数

2.3.2.2现状区间交通出行量为零 现状区间交通出行

量为零时，诱增交通量的预测采用如下模型：

Q α

β

ij ’=K×P i ×A j ((1γ

γ

/ Dij ’)–(1 / Dij ) )

式中：P i —i 区发生交通量

A j —j 区集中交通量

K 、α、β、γ—重力模型参数

用以上模型预测OD 分布，得到未来各特征年的机动车诱增型OD 分布量。

2.4交通量分配预测

交通量分配常用的方法有：全有全无法、容量限制分配法、动态（静态）多路径概率分配法。全有全无法是一种静态的交通分配方法，其缺点是：出行量分布不均，即无条件地全部集中到最短路径上，而不管路段交通状况的变化和通行能力的限制；容量限制法是一种动态的最短路径分配法，它考虑了路权与交通负荷之间的关系，即考虑了路段的通行能力限制，比较符合实际情况，但没有考虑路网较复杂时，出行者在选择路径时往往有一定的随机性，一般来讲，出

行者总是选择最快速、费用最少、行车最舒适的路线行驶，但由于公路网的复杂性及交通状况的随机性，出行者在选择路线行使时往往带有不确定性。动态多路径概率分配模型考虑了路权与交通负荷之间的关系及路段的通行能力的限制，分配结果在非平衡模型中最为合理。限于篇幅，本文只对动态多路径概率分配法进行叙述。

各路径上的分配概率计算公式如下：

n

P θt k /)

/)

k =e

(-/

∑e

(-θt i

i =1

式中：P k —第k 条可行路径上的分配概率； t k — 第k 条可行路径上的交通阻抗； t — 各条可行路径上的平均交通阻抗；θ— 无量纲参数，一般取为3.3。

在动态多路径概率法分配过程中，采用步骤如下：①将ＯＤ量分成5份（30%，25%，20%，15%，10%）；②每次分配其中的一份，将其加载于动态的多路径上；③加载后重新计算交通阻抗，并接着分配下一份ＯＤ量；④反复进行直至将所有ＯＤ对交通量分配完毕为止。

在进行交通量分配时，将以“广义费用”作为交通阻抗进行路网分配，“广义费用”的定义如下：

广义费用＝运输成本＋运行时间＊时间价值＋过路费用。

3 结 语

公路四阶段交通量预测，是一项系统的工程，在实际运用中灵活多变，其预测结果的可靠性，取决于工程师对宏观经济的把握及对每一个阶段模型和参数的合理选择，还有收集数据的准确性和全面性。本文为作者在工程可行性研究工作中进行交通量预测的体会和总结，目的是把复杂抽象的预测理论，结合工程实践整理成一条思路，意在抛砖引玉。

参考文献：

[1]交通部公路规划设计院．公路可行性研究指南[M]．吉林

科学技术出版社,1991.12．

[2]项贻强．高速公路规划与管理[M] ．北京：人民交通出

版社，1999.9.

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