TransCAD在道路交通需求預(yù)測中的應(yīng)用
——以晉江雙龍路項目為例

陳桂福，陳丹妮

(1.中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司福建分院，福建 泉州 362000；2.福建泉州安溪農(nóng)村信用合作社，福建 安溪 362400)

TransCAD在道路交通需求預(yù)測中的應(yīng)用
——以晉江雙龍路項目為例

陳桂福1，陳丹妮2

(1.中國市政工程西北設(shè)計研究院有限公司福建分院，福建 泉州 362000；2.福建泉州安溪農(nóng)村信用合作社，福建 安溪 362400)

針對道路項目中交通需求預(yù)測獨有的特點，結(jié)合晉江雙龍路項目，介紹TransCAD在四階段預(yù)測中的應(yīng)用。研究表明，得到的預(yù)測結(jié)果，不僅為雙龍路項目的規(guī)模論證提供科學(xué)依據(jù)，OD反推的方法、雙約束重力模型也能夠為道路設(shè)計中同類項目交通需求預(yù)測提供一定的借鑒。

TransCAD； 交通需求預(yù)測；市政道路；道路設(shè)計

1 道路項目中交通需求預(yù)測特點分析

(1)基礎(chǔ)交通資料較為薄弱。道路項目的交通需求預(yù)測同交通規(guī)劃類的項目不同，針對整個路網(wǎng)的OD調(diào)查，經(jīng)常被省略。改建道路或者新建道路項目，缺乏應(yīng)有的基礎(chǔ)交通資料，這給交通需求預(yù)測帶來很大的難度。

(2)傳統(tǒng)預(yù)測方法缺乏科學(xué)性。傳統(tǒng)的道路項目交通預(yù)測，特別是公路的交通量預(yù)測，往往是根據(jù)以往的道路交通量觀測值，通過其數(shù)值的增長率，取一定的增長系數(shù)，以此來預(yù)測規(guī)劃年的交通量。但此種預(yù)測方式，往往缺乏科學(xué)性，預(yù)測年限越長，其準(zhǔn)確性越低。

2 道路交通需求預(yù)測

2.1 交通預(yù)測思路

交通流量預(yù)測采用四步驟模型，并應(yīng)用國際通用交通規(guī)劃軟件TransCAD作為計算模擬工具。在對現(xiàn)狀與規(guī)劃資料(土地、人口、社會、經(jīng)濟、交通)調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，劃分交通小區(qū)，類比泉州市類似城市新區(qū)的交通生成，建立數(shù)模。通過社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測、城市土地使用規(guī)劃，得到交通生成量；采用重力模型，得到交通分布；通過交通方式劃分，得到機動車的出行分布；采用平衡分配法進(jìn)行分配，得到路段及交叉口流量。

2.2 出行生成預(yù)測

(1)交通小區(qū)劃分

交通小區(qū)的劃分遵循如下原則：與城市行政區(qū)劃相一致，與城市形態(tài)發(fā)展相一致，與路網(wǎng)布局相一致，與自然隔閡(如河流、鐵路等)相協(xié)調(diào)。

為便于現(xiàn)狀與規(guī)劃對比，以及交通預(yù)測分析，在交通小區(qū)劃分時，已將城市未來發(fā)展方向和用地規(guī)劃考慮進(jìn)去，因此，現(xiàn)狀交通小區(qū)與規(guī)劃交通小區(qū)是一致的，以城市區(qū)域發(fā)展水平、城市化建設(shè)進(jìn)程、土地利用性質(zhì)、境界線設(shè)定為依據(jù)劃分的，以作為分析的重點。

為了準(zhǔn)確模擬交通生成、分布與預(yù)測分析，本次預(yù)測利用TransCAD將晉江市劃分為14個交通小區(qū)。

(2)人口發(fā)展預(yù)測

根據(jù)《晉江市城市總體規(guī)劃編修(2010～2030)》文本，預(yù)測到2015年，晉江市域人口約214萬，城鎮(zhèn)人口約138萬，城鎮(zhèn)化水平達(dá)到65%左右。預(yù)測到2020年，晉江市域人口約227萬，城鎮(zhèn)人口約159萬，城鎮(zhèn)化水平達(dá)到70%左右。預(yù)測到2030年，晉江市域人口約248萬，城鎮(zhèn)人口約198萬，城鎮(zhèn)化水平達(dá)到80%左右。其中中心城區(qū)常住城鎮(zhèn)人口為158萬人，其他城鎮(zhèn)人口為40萬人，農(nóng)村人口規(guī)模為50萬人。

根據(jù)晉江空間發(fā)展規(guī)劃確定的人口規(guī)模，利用TransCAD得到2036年晉江人口分布和密度分布。

(3)需求總量預(yù)測

根據(jù)《晉江市城市總體規(guī)劃編修(2010～2030)》文本，到2030年，晉江市域人口約248萬，綜合其他因素分析，本次晉江市域交通需求預(yù)測遠(yuǎn)期2036年人口規(guī)模按250萬人控制，未來出行次數(shù)為2.50次/日，則未來晉江市域全方式出行總量625萬人次/日，高峰小時56.25萬人次/h。

2.3 出行方式劃分

根據(jù)晉江控規(guī)，規(guī)劃片區(qū)內(nèi)居民出行方式中非機動化出行量占總出行量的43%，機動化出行比例為57%。機動化出行中，以公交車、小客車出行為主，占40%，出租車、摩托車所占比例分別為4%、13%。

表1 規(guī)劃片區(qū)居民出行方式結(jié)構(gòu) %

得知在公交分擔(dān)率占全方式20%的情況下，小汽車占24%，電動(摩托)車占13%。片區(qū)交通量是處于最大值。故以此為預(yù)測計算標(biāo)準(zhǔn)。具體出行量如下：公共交通出行總量：125萬人次/h；小汽車出行總量：150萬人次/h；電動(摩托)車出行總量81.25萬人次/ h。

2.4 出行分布預(yù)測

晉江市干路網(wǎng)形態(tài)總體上為“環(huán)射+方格網(wǎng)”，按道路等級分高速公路、快速路、市域主干路和市域次干路四個層次。根據(jù)現(xiàn)狀出行OD分布、晉江控規(guī)并且根據(jù)出行產(chǎn)生率和規(guī)劃區(qū)域的發(fā)展水平以及片區(qū)周邊交通情況， 利用雙約束重力模型模擬計算機動車分布。

重力模型的形式簡化為

Xij=Ti×Uj×f(tij)

(1)

式中：Xij表示i交通小區(qū)到j(luò)交通小區(qū)的交通分布量；Ti表示i交通小區(qū)的出行產(chǎn)生量；Uj表示j交通小區(qū)的出行吸引量；f(tij)表示i交通小區(qū)到j(luò)交通小區(qū)的交通阻抗函數(shù)。

取阻抗函數(shù)形式為“伽馬”函數(shù)

F(t)=a×tb×ec×t

(2)

其中：a、b、c為待定系數(shù)；t表示出行時間。

利用TransCAD中的OD反推，將模擬計算所得的交通產(chǎn)生量劃分到14個交通小區(qū)上分別進(jìn)行預(yù)測分析。如表2所示。

表2 晉江2036年全方式分布人次小區(qū)表

利用TransCAD得到的晉江市2036年全方式出行人均分布示意圖如圖1所示。

圖1 晉江市2036年全方式出行人次分布示意圖

2.5 交通分配預(yù)測

在已知全部出行的起點和終點的情況下，便可利用機動車分配模型在路網(wǎng)上得出各路段和路口的交通流量，同時還可以得到行程車速和交通延誤的數(shù)值，并計算得出道路的V/C。這些成果往往是人們進(jìn)行交通預(yù)測所需要的最后成果，是進(jìn)行交通分析和方案評價所需要的指標(biāo)，從這一方面來說，交通分配模型是交通預(yù)測模型中最關(guān)鍵的一部分。常用的交通分配算法有最短路法、多路徑概率分配法、容量限制—增量分配法、平衡分配法等。此次交通分配模型是建立在各種軟件上，采用的是平衡分配法。

通過結(jié)合實際道路網(wǎng)的零流速度、道路通行能力、交叉口控制方式計算路阻函數(shù)，選取最優(yōu)路徑，將小區(qū)間的機動車出行分配到晉江市的道路上。路阻函數(shù)的形式為

TC=T0[1+α(V/C)β]

(3)

式中：TC表示分配流量所屬路段上的行程時呵；T0表示零流量時的行程時間，為路段L與自由行駛速度V0之比；V表示分配后的路段流量；C表示路段通行能力；α、β為標(biāo)定參數(shù)。

2.6 預(yù)測主要結(jié)果

(1)路段交通量預(yù)測結(jié)果

利用TransCAD進(jìn)行交通分配，得到了晉江市2036年路段的流量圖，結(jié)果如圖2。

圖2 晉江2036年路段流量圖

(2)建設(shè)規(guī)模方案論證表

表3 建設(shè)規(guī)模方案與服務(wù)水平比較表

在得到了晉江市2036年路段流量的分配結(jié)果，即可得到晉江雙龍路各特征年的交通量，便可進(jìn)行建設(shè)規(guī)模方案的論證。

從表3可以看出，雙向8主車道+2輔道近期主干路的建設(shè)規(guī)模，在中期2026年交通服務(wù)水平均處于三級，滿足中期交通需求；到了遠(yuǎn)期2031年、2036年整體平均飽和度所處的交通服務(wù)水平為四級。即在中期2026年后需對平交的道路進(jìn)行快速化改造，以提高服務(wù)水平，改造后的雙向6主車道+6輔道快速路在遠(yuǎn)景年2036年的服務(wù)水平為三級，滿足遠(yuǎn)期交通需求。

3 主要結(jié)論

(1)利用TransCAD里面的OD反推，在缺乏整個路網(wǎng)的OD調(diào)查的情況下，能夠根據(jù)所建項目周邊進(jìn)行的幾條道路的交通調(diào)查資料，進(jìn)而反推整個路網(wǎng)的交通量，能夠較好地解決道路項目基礎(chǔ)交通資料薄弱的問題。

(2)TransCAD中利用的雙約束重力模型，更多地考慮交通同土地利用情況、人口發(fā)展情況之間的關(guān)系，進(jìn)行規(guī)劃年的交通量預(yù)測更具科學(xué)性。

(3)利用TransCAD能夠得到整個規(guī)劃路網(wǎng)預(yù)測年路段流量分配的結(jié)果，能夠應(yīng)用預(yù)測結(jié)果進(jìn)行道路建設(shè)規(guī)模方案的論證。

4 結(jié) 語

以晉江市雙龍路項目為例，介紹了TransCAD在道路交通需求預(yù)測各階段的應(yīng)用，得到了較為準(zhǔn)確的預(yù)測數(shù)據(jù)，不僅為該項目的建設(shè)規(guī)模方案論證提供科學(xué)依據(jù)，也能夠為道路設(shè)計中同類項目的交通需求預(yù)測提供參考和借鑒。

[1] 閆小勇，劉博航.交通規(guī)劃軟件實驗教程[M].北京:機械工業(yè)出版社，2010：4.

[2] 陳桂福.福建山區(qū)高速公路隧道行車安全研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2014.

[3] 陸化普，秦旭彥，馬洪.若干交通分配方法的比較研究[J].公路工程，2008,33(5).

Application of trans CAD in road traffic demand forecast——Taking jinjiang shuanglong road project as an example

CHEN Gui-fu1, CHEN Dan-ni2

(1.CSCEC AECOM Consultants Co. ,Ltd.，F(xiàn)ujian Branch，Quanzhou,Fujian 362000,China;2.Anxi Rural Credit,Anxi,Fujian 362400,China)

According to the unique characteristics of traffic demand forecast of road project, combined with Jinjiang Shuanglong road project, we introduced the application of TransCAD in the four stage prediction. Research shows that, the results of the prediction, not only to provide the scientific basis for scale argumentation of Jinjiang Shuanglong road project, the method of OD back stepping, double constrained gravity model can also provide some reference for the traffic demand forecasting of the similar project of the design in road.

trans CAD;traffic demand forecast;municipal road;road design

2015-10-08

陳桂福(1988-)，男，福建泉州人，助理工程師，主要從事道路設(shè)計研究。

U491 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C 文章編號：1008-3383(2016)02-0138-03