基于TransCAD的大型活動交通需求預測——以烏魯木齊市國際會展中心為例

袁家祥,劉小勇,楊秋菊,王星

(新疆農業大學機械交通學院,新疆烏魯木齊 830052)

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基于TransCAD的大型活動交通需求預測——以烏魯木齊市國際會展中心為例

袁家祥,劉小勇,楊秋菊,王星

(新疆農業大學機械交通學院,新疆烏魯木齊 830052)

摘要:舉辦大型活動必將影響城市交通。文中以烏魯木齊市國際會展中心舉辦大型活動為例,根據舉辦大型活動時的交通特征,以四階段法為研究依據,利用交通預測軟件TransCAD建立面向大型活動的交通需求預測仿真平臺,實現未來年交通生成預測、交通方式劃分、交通分布預測及交通分配預測。

關鍵詞:城市交通;TransCAD;大型活動;交通需求預測

近年來,越來越多的國際性大型活動選擇在中國舉辦,大型活動的舉辦會引發少則上千人,多則幾十萬人的集中出行,給原本就十分緊張的城市交通系統帶來巨大壓力,對交通規劃、交通影響分析、交通管理等提出了更高的要求。

Matthew G.Karlaftis在大型活動的基礎上建立了交通決策支持系統優化模型,并在2004年雅典奧運會中成功應用;許焱等以北京奧運會為依托進行交通預測,闡述了奧運交通需求的特點,分析了客運交通需求和客流分布的特點,并針對該特點給出了交通管理對策;沈晨衛等通過天津國際會展中心與同類展會類比分析,對不同區域客源出行方式需求進行分析,設計出會展中心周邊及內部交通組織方案。該文以烏魯木齊市國際會展中心舉行國際性大型活動為依托,根據其交通特征,運用TransCAD對大型活動期間舉辦地點的交通需求進行預測。

1 交通特征分析

大型活動舉辦地的交通與城市交通相連接,具有比較鮮明的特性,主要體現在:

(1)交通出行較單一。交通出行與是否舉辦活動有直接關系。烏魯木齊市會展中心能容納數萬人,沒有舉辦大型活動時,主要為會展中心員工有規律的上下班出行,還有一些過境交通。舉辦大型活動時,大多數是基于活動地點的出行,還有一少部分為上下班出行及過境交通。

(2)極強的偶然性和突發性。舉行大型活動時,交通流量由有規律的上下班出行突然大幅度增加,流量的總體波動性特大。同時,在出行時間和空間分布方面也具有偶然性,通?；顒娱_始前3 h為高峰期,基于活動地點的西面八方的客流劇增。

2 交通調查數據處理及分析

2.1 創建路網

通過現場交通調查,將烏魯木齊市會展中心周圍的道路分為快速路、主干道、次干道和支路(如圖1所示)。按規劃形成的道路有河南東路,目前已全線貫通;未來按規劃新增道路主要有七道灣路、南湖北路延伸段、喀什東路延伸段、東八家戶規劃延伸段。七道灣路:城市主干道,規劃紅線60 m,雙向六車道,規劃與新增喀什東路延伸段相交,可達市區;南湖北路延伸段:城市主干道,規劃紅線33 m,雙向四車道,規劃分別與河南東路及新增喀什東路延伸段相交,可達會展中心;喀什東路延伸段:城市主干道,規劃紅線32 m,雙向四車道;東八家戶規劃延伸段:城市主干道,規劃紅線24 m,規劃分別與七道灣路、河南東路相交,可達會展中心。

圖1 烏魯木齊市國際會展中心路網圖

2.2 會展中心周圍主要交叉口幾何特征與交通特性分析

對會展中心周圍交叉口進行交通量和幾何特性實地調查,結果如表1及圖2所示。

采用TransCAD編輯工具針對不同道路等級設置道路屬性構建道路網絡,主要對各級道路路網的屬性進行編碼及輸入。道路的屬性字段主要包括道路名稱、道路等級、路段自由流車速、道路長度、道路分隔形式、機動車道數、非機動車道數、路段時間、路段通行能力、路段類型等,不同層面的道路網絡略有不同。檢查道路網中交叉口節點的連接方式,分清平面交叉口和立體交叉口,分析其渠化及流量屬性。將收集數據輸入TransCAD中,TransCAD路網的信息輸入不僅包括道路的幾何信息,還包括具體的與之相適應的路段屬性數據,如路段的長度、車道數、類型、容量、行程時間、自由流速度等。

表1 烏魯木齊市會展中心周圍交叉口交通量和交叉口幾何特性

圖2 烏魯木齊市會展中心周圍交叉口交通量和交叉口幾何特性示意圖(單位:pcu/h)

2.3 劃分交通小區

根據會展中心用地及影響范圍內交通小區的特點,結合烏魯木齊市行政區域及周圍各道路的交通特性,將該地區的影響范圍劃分為10個交通小區,其中內部小區1個、外部小區9個(如圖3所示)。

圖3 交通小區劃分

3 交通需求預測

3.1 交通生成預測

舉辦大型活動時,TransCAD提供了多種方法進行出行生成建模分析,主要有回歸分析法、類型分類法、離散選擇法等,其中采用較多的是回歸分析法。為了得到活動舉辦期間的交通總量,選取小區人口數、城市經濟發展水平、就業崗位數、勞動力資源數等自變量指標,以居民出行OD調查數據為依據建立預測模型。其基本形式為:

式中:Y為交通小區生成交通量;Xi為第i種指標(i=1,2,3,…,m);a0、ai為回歸模型系數(i=1,2,3,…,m)。

考慮到當前的經濟增長、當地人口因素、交通地理位置和對世界各地游客的吸引力等方面因素,利用式(1)預測烏魯木齊市會展中心訪客總量最多為100萬人/周左右。

3.2 交通分布預測

交通分布預測的目的是求出烏魯木齊市會展中心在未來年各交通小區的出行交換量,主要分析會展中心各交通小區的交通產生量去向何方、交通吸引量來自何處。會展中心舉辦活動期間的交通分布預測采用最常用的重力模型法,其基本原理:假定城市交通小區i到j的交通分布量與交通小區i的發生量成正比,與交通小區j的吸引量也成正比,而與交通小區i到j之間的交通阻抗成反比。根據不同的約束情況,重力模型可分為無約束、雙約束、單約束、三約束等類型。其一般形式為:

式中:Tij為交通小區i到交通小區j的交通量;a為參數;Pi為交通小區i的出行總量;Aj為交通小區j的出行總量;f(cij)為阻抗函數。

應用重力模型法在TransCAD中可得到烏魯木齊市各交通小區在會展中心的參觀人數。背景交通量可通過各交通小區參觀人數乘以出行次數來確定,根據社會經濟特點及發展規劃等因素,將2016年的每日人均出行次數設定為2.5。以會展中心舉辦活動期間高峰小時流量作為仿真模型的交通輸入流量。首先根據經驗數值取日均交通流量20%換算成高峰小時流量(pcu)。考慮會展中心的功能特點,根據對國內外類似場館的調查結果,小汽車、公交車出行方式的比例較大,非機動車方式的比例較小。根據現階段烏魯木齊市居民出行方式比例,結合《烏魯木齊市城市綜合交通規劃》中關于烏魯木齊市各規劃年限居民出行方式結構的描述進行調整,確定2016年烏魯木齊市會展中心的總體出行方式構成如下:公共交通43%;私人交通42%;貨車8%;步行和自行車5%;其他2%。

把得到的出行人次換算為標準小汽車當量數,結合烏魯木齊市歷年交通流量的增長幅度,同時考慮該地區周邊其他開發項目對交通的影響,綜合考慮按年增長率3.8%計算2016年背景交通流量。根據會展中心周邊用地狀況及周圍路網的建設進度,預測2016年周邊主要路段單向機動車高峰流量如表2所示。另外,進行交通需求分析預測時,由于貨車在展會高峰期只允許在夜間出行,機動車需求分析預測不包含貨車交通量。進而運用TransCAD可得到建模路網上的背景交通量及各交通小區單位出行次數。

表2 烏魯木齊市會展中心主要道路單向高峰背景流量預測　pcu/h

3.3 交通分配預測

交通分配的目的是將各種出行方式的OD矩陣以一定的路徑選擇原則分配到交通網絡的各條道路上,求出各道路的交通量及其他交通指標。

由于獲得OD矩陣需進行大量交通調查,工作量十分龐大,代價十分昂貴,并且由于調查內容過于繁瑣及估計方法過于間接,很難保證數據的準確性,在實際中廣泛應用OD反推技術。OD矩陣反推是根據調查路段交通量反推現狀OD矩陣的過程。在交通需求分析中,由于OD矩陣很難獲得,而路段交通流量很容易采集到,在TransCAD軟件中將分布預測結果轉化為PA矩陣,再結合軟件中的小區圖和路網圖進行OD反推。

得到活動舉辦期間的交通總量后即可將各交通小區之間出行分布量分配到交通道路網絡系統中。在TransCAD交通仿真軟件中共提供7種交通分配方法。在會展中心舉辦活動期間,由于受到突發性交通因素的影響,觀眾不能準確了解會展中心周圍及整個城市的路網狀況,不能明確選擇到達會展中心的最佳距離。因此,采用隨機因素用戶均衡分配法。由分配結果可知,大型活動影響下周邊交通量在背景交通的基礎上迅速增加,對周圍路網產生嚴重影響。由TransCAD仿真結果預測出會展中心各小區交通量如表3所示,重點對一些關鍵路段進行分析。其中高峰期超飽和的道路有河灘快速路(蘇州路以南段)、河灘快速路(喀什東路以北段)、河南東路(河灘快速路以東段)、河南東路(河灘快速路以西段)、河南東路(七道灣路以西段);過飽和的道路有七道灣路(蘇州路以南段)、烏奇公路(喀什東路以北段)、喀什東路(河灘快速路以西段)、南湖北路(蘇州路以南段)?；顒拥呐e辦使會展中心周邊大部分支路交通飽和,陷入嚴重擁堵狀態。

表3 烏魯木齊市會展中心周邊主要道路TransCAD預測交通量　pcu/h

4 結語

該文以烏魯木齊市會展中心為例,以四階段法為基礎,以TransCAD軟件為平臺對大型活動的交通需求進行預測,實現了烏魯木齊市會展中心舉辦活動期間交通生成、交通分布、交通量分配等預測及周邊主要道路交通飽和度的分析,分析結果可有效評價會展中心舉辦活動期間周邊道路的可靠性,為交通組織和交通管理提供有效支撐。

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收稿日期:2015-09-08

中圖分類號:U491.1

文獻標志碼:A

文章編號:1671-2668(2016)02-0042-05