城市道路交通量預測及通行能力分析

謝東

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司 湖北武漢 430010）

1 工程概況

福州市長樂區愛民路，規劃定義為城市次干路，位于長樂區中心城區，根據規劃紅線走向和寬度布置，該路線起于原愛民路與會堂路交叉口，自西向東延伸，終于西關橋與解放路相接處，道路全長1960m，道路紅線寬度32m。按照城市道路設計規范，該道路預計于2020年建成通車，預測基準年為2020年，預測特征年定為2020年（近期）、2030年（中期）、2035年（遠期）。

2 交通規劃的發展

交通量預測又叫交通規劃，它是城市道路建設的前期工作，可以有效節省工程造價，避免盲目開發；它為城市交通建設項目決策提供理論基礎；它為解決交通擁堵提供全面有效的科學依據。

交通量預測方法經歷了萌芽階段、四步法階段、非集計模型階段、平衡模型加計算機技術階段。隨著時代的發展，交通量預測的模型呈現出百花齊放的態勢，常見的有TRANSCAD、CUBE、EMME/2、VISUM等。其中TRANSCAD是一款基于GIS的交通規劃軟件，在道路工程規劃與設計中應用廣泛，效益良好。

3 交通量預測的基本流程

交通需求預測的本質是通過對現狀基礎資料的研究，如分析城市土地利用現狀、交通現狀、社會經濟條件，對特征年的城市人口分布、就業崗位分布、居民出行特性進行預測，得到特征年城市居民的出行總量，并將研究的道路交通網所在區域劃分為不同個交通小區，在居民出行OD調查的基礎上對交通分布、出行方式進行預測，最后將出行分布量分配到道路路網中，得到每一條道路的預測交通量。

交通量預測的基本流程是：①收集基礎資料，包含人口就業分布、機動車保有量、城市公交現狀、道路設施現狀、土地利用規劃等，根據以上資料進行現狀交通評價；②調查居民出行、汽車出行、出入口交通的現狀情況；③根據現狀城市交通存在的問題和原因分析，以城市總體規劃為依據，確定道路交通的發展戰略方向；④劃分交通小區，建立四階段交通預測模型；⑤論證交通方案的科學性和可行性。

4 交通需求分析與預測

交通需求分析和預測的目的就是要確定現在、近期、中期、遠期不同年份的交通出行OD矩陣和道路網交通量，交通需求分析與預測主要包含兩部分內容：①對工程項目所在地區進行現狀分析，分析現狀的人口、產業、用地與現狀交通需求之間的關系，并建立數學模型，找出現狀交通存在的問題；②在模型的基礎上推演未來特征年該區域的交通需求，并預測未來交通量。以上兩個部分可分解為四個階段，即交通發生與吸引、交通分布、方式劃分、交通分配。

4．1 出行總量預測

TRANSCAD提供的出行發生和吸引預測方法有類型分析法、交叉分類法、回歸分析法、離散選擇法。本項目所在區域交通出行總量預測采用回歸分析法，以平均交通小區屬性特征為自變量，以交通小區家庭人均出行次數為因變量。根據長樂區城市總體規劃，遠期到2035年，城鎮預計就業人口達到52.5萬。參考國內城市居民出行次數的變化，可以預測未來基準年居民出行交通總量。

4．2 出行方式劃分與交通分布

居民出行方式可以劃分為步行、自行車、公交車、出租車、小汽車五種方式。以預測的交通出行總量為控制，確定各交通分區小汽車的出行量。

交通分布模型分為重力模型法和增長系數法，對于土地發展變化較大的交通區域可以采用重力模型法。

重力分布模型是模擬物理學中的牛頓萬有引力定律，假定交通區分區I到交通分區J的交通分布量與交通區I的交通量、交通區J的交通吸引量成正比，與交通區I和J之間的交通阻抗參數成反比。重力分布模型又分為無約束重力模型和烏爾希斯重力模型。

采用TRANSCAD交通規劃軟件對本項目建立交通需求預測模型，得到2035年交通生成模型和機動車交通分布期望線模型，如圖1、圖2所示。

圖1 交通生成模型

圖2 交通分布模型

4． 3 交通分配

交通分配是根據交通路線阻抗，將不同的交通分區分布交通量，分配到不同的道路路線中去，從而得到不同的路線和交叉口的交通量。交通路線阻抗與道路長路、汽車行駛速度等參數有關。

交通量分配模型分為均衡模型與非均衡模型。均衡分配模型是以沃爾卓普原理為基礎，是系統最優均衡原理。非均衡分配模采用非優化的近似解法，該模型分析方法有容量限制交通分配法、多路徑概率交通分配法和全有全無交通分配法等。非平衡分配一般采用迭代計算求解，通過反復尋找OD對的最短路徑，來分配OD對之間的交通量。

本項目交通分配選取最優路徑，采用隨機均衡分配模型，宏觀上考慮道路容量的制約因素，該制約因素采用路阻函數體現。交通分配完得到道路高峰小時各路段和交叉口流量分布。

5 通行能力分析

5.1 標準路段

城市道路標準段設計通行能力一般根據單車道的理論通行能力進行修正，修正系數包含有車道數、車道寬度、自行車影響、交叉口影響四個方面，設計通行能力為：

式中：Na-條車道基本通行能力；γ-自行車影響系數；η-車道寬度影響系數；C-交叉口影響系數；n′-車道數修正系數。

根據交通量預測，到2035年愛民路標準路段單方向高峰小時交流流量為1710pcu/h，當單方向車道數分別為1、2、3時，參考美國道路通行能力手冊中關于城市道路路段服務水平劃分表，計算飽和度V/C分別對應1.36、0.75、0.54，對應服務水平為F級、C級、B級。采用雙向六車道后，遠期道路單向高峰小時服務水平能達到B級，滿足遠期交通量的增長。

5.2 道路交叉口

根據城市道路工程設計規范，信號交叉口服務水平分級共分為一、二、三、四四個等級，主要由信控延誤、負荷度、排隊長度來控制。根據交通量預測模型中交叉口各轉向交通流量，分別按左轉、直行、右轉的綠信比計算各轉向車道的通行能力，最后確定車道數。通過計算得到安民路與主干路交叉口單向進口道采用1個左轉、1個直行、1個直右轉能夠滿足2035年交叉口通行能力要求。

6 結論

本文以TRANSCAD為載體，通過采用四階段法對福州市長樂區愛民路遠景交通量進行了預測，并以此為基礎對該路的等級規模進行了分析論證，得出該路按雙向六車道進行設計，交叉口進口道采用左轉、直行、直右方式，能夠滿足遠景特征年路段和交叉口通行能力及服務水平的需求。

雖然四階段交通量預測法應用廣泛，但是其理論基礎離不開OD調查數據，數據的有效性對交通量的預測水平有很大影響。