基于TransCAD進(jìn)行交通需求預(yù)測的交通影響評價研究

張 磊，劉小勇

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機械交通學(xué)院，新疆 烏魯木齊830052）

0 引言

TransCAD 作為一款基于GIS 的交通規(guī)劃軟件，該軟件將多種交通模型較好地與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，TransCAD 具有多種出行生成與吸引、出行分布、出行方式選擇及交通分配模型，在簡化交通需求預(yù)測過程的同時能夠得到較為全面的預(yù)測結(jié)果[1]。

交通影響評價是指在建設(shè)項目規(guī)劃階段，對其投入使用后新生成的交通需求進(jìn)行預(yù)測，評價其對周圍交通系統(tǒng)運行的影響程度，并制定相應(yīng)的改善措施，減少并緩解建設(shè)項目對交通產(chǎn)生影響的技術(shù)方法[2]。烏魯木齊市于2010年通過建設(shè)項目交通影響評價管理規(guī)定，并且城市重點控制區(qū)內(nèi)的交通影響評價工作已先于規(guī)定開始進(jìn)行。本文主要結(jié)合烏魯木齊市南湖西路紅山村棚戶區(qū)用地改造項目對TransCAD在交通需求預(yù)測中的應(yīng)用加以研究。

1 項目影響范圍基礎(chǔ)交通數(shù)據(jù)庫的建立

利用TransCAD 進(jìn)行交通需求預(yù)測的前提是根據(jù)交通調(diào)查的數(shù)據(jù)建立適用于預(yù)測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，根據(jù)交通影響評價項目的影響范圍的特點，本項目基礎(chǔ)交通數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表主要包括交通小區(qū)與道路網(wǎng)，詳見表1。交通小區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表2，道路網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表3。

表1 交通影響評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表索引

表2 交通小區(qū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

表3 道路網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表

1.1 劃分交通小區(qū)

根據(jù)南湖西路紅山村棚戶區(qū)用地改造項目影響范圍區(qū)內(nèi)交通小區(qū)的特點，結(jié)合烏魯木齊市上層規(guī)劃中對該地區(qū)交通小區(qū)的劃分，將該項目的影響范圍區(qū)劃分為13 個交通小區(qū)，包括6 個內(nèi)部交通小區(qū)，7個外部交通小區(qū)，如下頁圖1所示。

1.2 建立路網(wǎng)

對項目區(qū)影響范圍進(jìn)行交通調(diào)查，將項目內(nèi)各等級道路進(jìn)行分類，按照不同等級對路網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，建立相應(yīng)的道路屬性數(shù)據(jù)表。道路網(wǎng)按道路性質(zhì)分層建立，道路屬性包括：速度、道路通行能力、行程時間、道路等級及車道數(shù)等[3]。本項目道路網(wǎng)屬性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表3，路網(wǎng)分布如圖1所示。

2 交通生成與吸引預(yù)測

交通出行生成采用交叉分類預(yù)測法進(jìn)行預(yù)測，即以家庭為基本預(yù)測單位，通過統(tǒng)計家庭平均出行率，然后以家庭基本單元數(shù)量與對應(yīng)出行率相乘，再通過求和獲得居民交通出行生成量。交通吸引是指所有基于家的出行和非基于家的終點出行，采用交通吸引量比率預(yù)測法，即根據(jù)各用地類型面積及單位面積的出行率預(yù)測交通吸引量[4]。

擬建項目的建筑功能主要分為商業(yè)、辦公、住宅和超市（地下商業(yè)）等。通過對項目區(qū)影響范圍內(nèi)基礎(chǔ)社會經(jīng)濟及交通數(shù)據(jù)的調(diào)查，結(jié)合《建設(shè)項目交通影響評價技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T 141—2010）、《烏魯木齊市2010 年居民出行抽樣調(diào)查》及《烏魯木齊市綜合交通體系規(guī)劃（2010—2020）》（2011年）推薦的高峰小時出行率指標(biāo)，高峰小時交通產(chǎn)生量預(yù)測如表4 所示，交通吸引量如表5所示。

表4 目標(biāo)年高峰小時交通出行量預(yù)測

表5 目標(biāo)年交通吸引量預(yù)測

圖1 項目影響范圍交通小區(qū)劃分及路網(wǎng)分布圖

3 交通分布預(yù)測

交通分布預(yù)測是將預(yù)測得到的交通生成與吸引總量分配到不同交通小區(qū)，反映小區(qū)間空間流量分布。在TransCAD 中選擇重力模型法中的雙約束重力模型對交通分布進(jìn)行預(yù)測，利用項目區(qū)周邊交通調(diào)查數(shù)據(jù)，通過對項目影響范圍內(nèi)重要路段現(xiàn)狀交通量進(jìn)行反推得到現(xiàn)狀出行OD 矩陣，再根據(jù)所獲得的OD 矩陣對重力模型各指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，即可推算出影響范圍內(nèi)各交通小區(qū)出行產(chǎn)生量[5]。雙約束重力分布預(yù)測模型數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：ki為交通出行產(chǎn)生量約束系數(shù)，ki=為交通出行吸引量約束系數(shù)，為阻抗函數(shù)或摩擦因子。

結(jié)合烏魯木齊市重點控制區(qū)居民出行特點，阻抗函數(shù)即摩擦因子采用復(fù)合函數(shù)進(jìn)行預(yù)測。預(yù)測結(jié)果PA矩陣見表6。

表6 交通分布PA矩陣

4 出行方式劃分

出行方式劃分是指預(yù)測出行分布中選擇某一種交通方式所占的比例或數(shù)量，即預(yù)測各種交通方式對交通量的分擔(dān)比例。根據(jù)《烏魯木齊市綜合交通體系規(guī)劃》（2010—2020）報告，及擬建項目區(qū)周邊區(qū)域居民出行交通方式調(diào)查確定目標(biāo)年擬建項目區(qū)居民交通出行方式如表7所示。

表7 擬建項目區(qū)目標(biāo)年人員出行方式比例

5 交通分配

交通分配是交通需求預(yù)測中的關(guān)鍵步驟，是將通過預(yù)測所得的目標(biāo)年P(guān)A 矩陣轉(zhuǎn)化為出行OD矩陣，并分配到路網(wǎng)中得到路網(wǎng)流量，目標(biāo)年出行矩陣如表8 所示。TransCAD 軟件可使用多種模型進(jìn)行交通分配，包括全有全無（AON）模型，增量分配模型，容量限制模型、用戶平衡模型（UE）及隨機用戶平衡模型（SUE），除此之外，TransCAD 還提供高級交通分配、HOV 交通分配及多模式交通分配方法[3，6]。結(jié)合烏魯木齊市道路網(wǎng)特點及模型應(yīng)用的合理性，選擇隨機用戶平衡模型進(jìn)行交通分配。

表8 目標(biāo)年出行OD矩陣

6 預(yù)測結(jié)果對比分析

應(yīng)用上述方法使用TransCAD 對項目影響范圍內(nèi)目標(biāo)年疊加項目后的出行分布與交通分配進(jìn)行預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果與人工預(yù)測結(jié)果及2014年目標(biāo)年現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，目標(biāo)年項目區(qū)影響范圍各路段交通量預(yù)測分配對比詳見表9。

表9 目標(biāo)年交通量預(yù)測分配對比

將2014 年現(xiàn)狀流量調(diào)查的結(jié)果作為基準(zhǔn)，分別對項目區(qū)影響范圍內(nèi)9條重點道路雙向交通量進(jìn)行預(yù)測偏差分析，如圖2所示。

圖2 預(yù)測偏差對比分析

由預(yù)測偏差對比分析圖可以看出，利用TransCAD 預(yù)測分配的結(jié)果較為穩(wěn)定，偏差較小，分配到各路段的交通量相對均衡。由圖2 可知，I02～I(xiàn)04 及I06 路段TransCAD 預(yù)測分配結(jié)果與人工預(yù)測分配結(jié)果偏差較大，平均偏差在8%左右。其中I02路為項目區(qū)西側(cè)重要的南北向道路，是項目區(qū)通向市區(qū)的主要道路，I06 路將項目區(qū)與I02 路相連接，I03 路與I04 路相接是項目區(qū)東側(cè)重要的南北向道路。項目建成后項目區(qū)周邊出行主要依靠以上路段。由于人工預(yù)測時I02路路況較差，未能達(dá)到設(shè)計通行能力，所以預(yù)測結(jié)果小于實際值，并且產(chǎn)生較大的偏差。而使用TransCAD 進(jìn)行預(yù)測時，可以通過調(diào)整相應(yīng)道路的通行能力與路阻函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，使預(yù)測結(jié)果相對接近實際值。

7 結(jié)語

本文以烏魯木齊市南湖西路紅山村棚戶區(qū)用地改造項目交通影響評價為例，通過基于Trans?CAD 的交通需求預(yù)測模型，研究了建設(shè)項目開發(fā)對項目影響范圍區(qū)內(nèi)交通系統(tǒng)的影響程度。利用TransCAD 進(jìn)行交通需求預(yù)測，簡化了預(yù)測過程的復(fù)雜程度，同時使交通影響評價工作更為高效，評價結(jié)果更為直觀，通過實例驗證將TransCAD 應(yīng)用于交通影響評價的交通需求預(yù)測中具有一定的操作性與合理性，同時為項目的評價提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

[1] 章玉，胡興華，王佳.交通規(guī)劃模型TransCAD 的操作與應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] 劉柏平. TransCAD 在交通評價中的應(yīng)用[J]. 交通與運輸：學(xué)術(shù)版，2012（2）：21-24.

[3] 章玉，于雷.基于TransCAD 多模式分配的交通影響分析方法及實例[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009（9）：43-46.

[4] 宋睿，晏克非，鄭建.TransCAD 在四階段交通需求預(yù)測中的應(yīng)用[J].交通科技與經(jīng)濟，2011（1）：79-81.

[5] 吳春雷，常玉林.基于TransCAD 軟件的交通影響分析方法研究[J].交通與計算機，2008（3）：79-82.

[6] 歐心泉，謝輝，晏克非，等.TransCAD 在蕪湖市世行交通項目中的應(yīng)用[J]. 交通與運輸：學(xué)術(shù)版，2009（1）：53-55.