高等级公路交通量需求预测方法

程笑峰

(黑龙江省公路勘察设计院)

高等级公路交通量需求预测方法

程笑峰

(黑龙江省公路勘察设计院)

针对我国大部分地区存在铁路、高速公路、低等级公路三者并行这一实际情况，提出了在上述运输通道系统中，预测未来特征年高速公路交通量的方法。重点论述了运输通道趋势交通量、高速公路的转移与诱增交通量的预测方法和模型，并结合实例对上述方法的可操作性进行了验证。

高速公路;交通量预测;转移交通量;诱增交通量

1 前言

我国目前在公路交通量预测方面主要有两个方法:个别推算法与“四阶段”预测法。

20世纪80年代，我国公路建设项目交通量预测研究尚处于探索成长阶段，交通量预测主要采用个别推算法，又可分为直接法和间接法。直接法是直接以路段交通量作为研究对象;间接法则是以运输量作为研究对象，最后转换为路段交通量。

进入20世纪90年代后，我国的公路建设项目，特别是高速公路建设项目的交通量分析预测多采用“四阶段”预测，该法以机动车出行起讫点调查为基础，包括交通量的生成、交通分布、交通方式选择和交通量分配四个阶段。其中每一个阶段都以拟建项目所在区域的公路网为研究对象，分析区域社会经济发展变化及其对交通运输的需求，并通过一定的模型预测项目影响区域内交通的产生、分布及其在路网上的分配。

这两种方法对转移交通量和诱增交通量的计算多采用定性的方法，即一般是根据专家的经验给出一个相对于趋势交通量的比率。本文将结合我国国情提出一种推算转移交通量的方法，并根据交通与经济之间的关系来计算诱增交通量。

2 运输通道中趋势交通量

运输通道中趋势交通量是指在高速公路新建前原运输通道中的交通量及正常增长的交通量，如用Q表示即

式中:Q0为基年运输通道中的交通量;β为趋势交通量的增长率;t为预测年限。

运输通道中趋势交通量增长率与直接影响区内的工农业生产增长率、社会总产值增长率、人口增长率等趋势型指标有关。可以通过多种数学方法得到他们之间的关系，如弹性关系模型、回归分析、计量经济分析等方法，此处不再对其进行赘述。

3 高速公路转移交通量

转移交通量可以分为交通运输方式的转移交通量和交通路线的转移交通量两种。本文中交通运输方式的转移交通量主要是指铁路运输量的转移，对于高速公路来说，交通运输方式的转移交通量可以理解为“新增交通量”，其主要影响因素有运输距离、运输费用、运输价格、送达速率、方便性等。交通路线的转移交通量是指高速公路交通量在高速公路与低等级公路二者交通量总数中所占的分配率，其主要影响因素有:收费价格在用户效益中所占的比例;公路间的级差效益;路网及其道路条件的变化;高速公路的行驶距离等。

3.1 高速公路转移交通量预测模型

目前我国铁路、高速公路、低等级公路三者并行的运输通道比较普遍，三种运输方式之间存在着较明显的交通量转移问题。本文从这一实际出发，应用合并式的Logit模型，采用分层计算的方法来计算运输通道中的高速公路交通量。模型的表达式为

式中:Ph为高速公路交通量占运输通道总交通量的比例;Pr为铁路运量占运输通道总交通量的比例;Vr、Vh、Vl为分别为铁路、高速公路、低等级公路的效用确定项;λ、b为模型参数，λ≤b。

3.2 效用确定项的标定

本文采用行车时间为效用确定项，其原因是:行车时间是出行者选择出行方式(这里包括出行路线)最主要的指标之一;几乎所有的其他效用项都和行车时间有关，且行车时间概念明确，容易表达。

铁路的行车时间可以通过调查直接得到。低等级公路的行车时间可由我国交通部公路科学研究所建议使用的“公路交通流车速—流量关系模型”与时间—速度公式(t=AS/U)得到时间—流量的函数来计算确定，具体模型为

式中:V/C为公路服务水平;U为实际交通量V大于通行能力C时车辆平均行驶车速;Us为交通量为零时的车辆平均行驶速度;α1、β为回归参数。t1为在低等级公路上车辆的行驶时间;S为车辆的行驶里程。

对于实行收费的高速公路需要考虑道路收费对行车时间的影响。这里把道路收费对行车的影响通过将道路收费转换成行驶时间来模拟，从而形成包括行车时间、道路收费转换时间在内的广义时间，即如公式(5)所示

式中:t'h为车辆的广义时间;th为在高速公路上车辆的行车时间，计算方法同低等级公路;tf为高速公路收费转换时间，与各种车型的时间价值和收费标准有关。

4 高速公路诱增交通量

诱增交通量是指由于高速公路的实施而新产生的交通量，包括潜在交通量和发展交通量两部分。潜在交通量是该地区潜在的客、货流量，公路修建前由于不方便、运费昂贵或路程远，没有实际发生;发展交通量是高速公路修建刺激区域社会经济发展，沿着“高速公路走廊”逐渐形成大量的工业区、商业网点和组群式城镇所产生的运输需求而形成的交通量。

4.1 模型主要工作过程

本文提出的诱增交通量预测方法具体包括以下几个过程。

(1)划分影响区及交通小区;(2)确定初期诱增交通量分布矩阵;(3)交通区经济预测;(4)建立诱增交通量经济预测模型，预测未来各特征年诱增交通产生量及分布量;(5)诱增交通量的分配预测。其中，影响区及交通小区的划分方法与工程可行性研究的划分方法相同，此处不再赘述，在上述工作过程中，建立诱增交通量经济预测模型是核心内容。

4.2 诱增交通量经济预测模型

本文采用基于经济与交通关系的矩阵来预测诱增交通量，其核心内容是矩阵求逆预测模型。具体方法是根据经验假设得到关系式(6)中价辆比元aij，并认为在基本年和任何特征年中的价辆比元aij都是稳定的，用基本年的数据求出价辆比元aij，然后利用矩阵求逆求出未来特征年诱增交通产生量和吸引量。

式中:tij为交通小区i到交通小区j的诱增交通量;γ为模型参数;ui、uj为交通小区i、j的经济增长量;Fi为交通小区i诱增交通量的产生量(矩阵［tij］n×n的第i行的和);Dj为交通小区j诱增交通量的吸引量(矩阵［tij］n×n的第 j列的和)。

由此，当采用基年已知的诱增交通量和经济增长量求得价辆比后，若预测得到特征年的经济增长量向量U，便可方便的求得预测特征年的诱增交通产生量向量F和吸引量向量D。

4.3 基年诱增交通量的确定

基年直接影响区内诱增交通总量按式(7)计算确定

式中:Qu为直接影响区内的诱增的总交通量;Qn为直接影响区内高速公路实测交通量;Q0为直接影响区内原有道路实测交通量;Qt为其他运输方式的转移交通量;Q'0为在无高速公路情况下，趋势预测交通量。

根据可研阶段确定的现状OD表及经济调查成果的规律，将基年直接影响区内诱增交通总量分布到各个交通区上，从而得到基年诱增交通量的分布矩阵，这是进行诱增交通量预测的基础。

4.4 交通区经济增长量预测

诱增交通量与经济增长量间有着密切的相关关系。交通区经济增长量预测就是预测直接影响区内各个交通小区在未来各个特征年里由于高速公路建设项目的引入而产生的诱增型经济增长量。本文采用了空间经济可接近模型来预测诱增型经济增长量，该模型由时间距离公式、经济潜力决定公式及经济诱增效果计算公式组成。

5 模型实例应用分析

本文结合(哈尔滨)双(城)高速公路的有关数据资料，应用该理论方法进行了实例计算。根据公式(1)可以得到2005年通道客运交通量为8 539辆/日，货运交通量为11 254辆/日。转移交通量模型中各效用确定项如表1所示。

表1 2005年哈双高速公路转移交通量效用确定项数值表

通过公式(3)的计算可以得到2005哈双高速公路客运和货运的预测转移交通量。

在确定基年诱增交通量分布矩阵(见表2)、模型参数(γ=0.43)和价辆比元aij(见表3)时，选取的是2001年的交通调查和经济调查资料。利用前述的方法得到的2005年诱增交通生成量及分布量见表4。

表2 2001年哈双高速公路诱增交通量OD表

表3 调整系数表

表4 2005年哈双高速公路诱增交通量预测OD表

由此可以得到2005年哈双高速公路的交通量分布矩阵，如表5所示。

表5 2005年哈双高速公路交通量OD表

6 研究结论

交通量预测是交通规划中的主要步骤之一，它的预测结果直接影响建设项目的等级、规模。本文以交通运输通道为研究基础，把高速公路交通量分为趋势交通量、转移交通量、诱增交通量三部分进行预测，针对转移与诱增交通量产生的机理、特点，提出相应的预测模型，并用实例检验了预测模型的可行性。本文中的转移与诱增交通量预测模型可以结合在现行的“四阶段”预测方法中，来提高交通量预测的精度。

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1008－3383(2011)12－0120－02

2011－09－06