未來遠景交通量預測方法

許昌市公路管理局 李志剛

未來遠景交通量預測方法

許昌市公路管理局 李志剛

道路的未來遠景交通量由正常交通量、轉移交通量和誘增交通量3部分組成，其中正常交通量和轉移交通量統稱為趨勢交通量，而且趨勢交通量是主要部分。在工程可行性研究中，遠景交通量預測方法大致分為兩類：一類是增長率（增長曲線）預測法，即用簡單的數學模型預測，這一方法多用于預測性研究中。另一類是4階段推算預測法，即根據OD調查起點到終點間調查人和車的出行動向以研究區域內路網交通量的發展規律，進而推算路網中擬建公路的遠景交通量，這種方法考慮因素較周全，比較符合交通量發展變化的客觀規律，通常用于可行性研究中，以預測未來交通量。

一、可行性研究中交通量預測方法

1.在預可行研究中，通常采用增長率或增長曲線預測遠景交通量Ym的數學模型（表1），其中這些數學模型分為定基預測和定標預測兩種。定基預測是直接從交通量本身的變化規律進行預測，一般以基年交通量為起點開始推算。定標預測法是指從其他經濟指標與交通量的關系來進行交通量預測，定標預測考慮的經濟指標有人口、汽車保有量、國民生產總值、工農業生產總值等，在實際中，對這些經濟指標缺少深入的分析，致使得出的預測結果可信程度很低，因此，現行預測交通量提出了一種新的預測技術——3次指數平滑法。這種方法是利用慣性原理預測交通量，即一條道路交通量的發展變化隨時間的推移按照自己的固有規律發展，根據歷史交通量描繪出遠景交通量的發展趨勢，進而得到需要年份的交通量的預測值，交通量預測所用的數學模型見表1。

2.現在通過表1兩種S型曲線說明怎樣利用定基預測與定標預測找出曲線的變化規律，求出擬建公路遠景交通量。

（1）定基預測利用岡柏茲（Gompertz）曲線（圖1）求其預測交通量，其曲線數學公式為：

式中，Ym為第m年預測交通量；K為漸近值，可理解為飽和交通量；a，b為待定回歸參數。

岡柏茲曲線的特點是，曲線先由上凹的上升，后為下凹的上升，成非對稱的S型，兩端無限延伸時，漸近線為Y=K和Y=0。

令系數b=e-μ（μ＞0）代入上式中得到式（2）：

表 1 交通量預測數學模型

兩邊同時取對數2次，得到式（3）：

（2）定標預測采用邏輯斯蒂（Logistic）曲線也是按照取對數的方法求的一元回歸方程，求出兩個A和B系數，從而求出預測年的交通量。

3.在工程可行性研究中，采用4階段預測交通量的方法，這種方法是以終點（OD）調查為基礎的預測技術，4階段介紹如下。

（1）社會經濟調查和預測。在經濟調查的基礎上，首先需對交通量的發生因素人口、經濟、汽車保有量等有選擇地進行預測。預測以回歸分析方法為主，常用的方法有直線法、指數法、二次曲線、對數法、生長曲線法等。

（2）小區交通量發生和吸收。依據現有小區的人口、經濟、汽車保有量或現有發生、吸收交通量與未來的發生的交通量和吸收等指標的關系，建立發生、吸收交通量的模型，通過此模型來預測未來發生的交通量，此種模型一般有增長率法、強度指標和相關分析法等，下面以強度指標法來預測未來交通量。

假設經濟指標與該小區出行交通量的比例為一個常數，則未來發生的交通量可用以下公式表示：

式中， ，QPL分別為將來和現在的l區域出行交通量； 和EI分別為將來和現在i區域經濟指標。

（3）各小區之間交通量的分布。求出個小區的出行交通量，還要把發生的出行交通量分別分配到周圍的各小區中，此步驟可采用增長率法、底特律法等方法，求出各小區的分配交通量。

（4）交通量在小區的分配。分布交通量解決了i區至j區之間有多少交通量發生往來，這些交通量在路網上怎樣選著路線，從而可以預測出各條路線上的交通量，交通量的分配主要方法有全有全無法、最短路徑迭代分配法、等行程時間分配法、轉移率法等。全有全無法是以“路徑最短”為原則分配交通量，在交通量比較少的路網上比較合理；在交通擁擠道路形勢條件較差，則司機為了避免堵車，寧愿繞行，這就用最短路徑迭代分配法；在區域路網中如果幾條道路的長度相近，司機選擇走哪條路是帶有隨機性的，這時應采用轉移率法。

4.3次指數平滑模型預測技術。預測就是研究事物的發展變化規律，從中發現客觀事物在變化過程中表現出來的規律的延續性，也是建立預測目標與變化因素之間的關系模型，而3次指數平滑模型就是采用慣性原理預測交通量，慣性原理的特性就是當外部環境沒有發生大的變化時，客觀事物的發展過程表現為其規律的延續性。3次指數平滑模型屬于時間系統預測技術，在一定預測時間段內具有良好的預測程度和實用性選用平滑系數對公路交通量時間歷史數據進行加權修正得出數學模型來預測遠景趨勢交通量。