基于土地利用的新建道路交通需求预测研究

余红明 钱春燕

(中煤科工集团重庆设计研究院，重庆 400016)

1 背景概述

近年来，随着我国机动化水平的提高，交通拥堵已成为大中城市中的普遍现象，老城区原有的基础设施已难以支撑，在城市周边建设新城区已成为目前各大中城市在应对快速城市化时采用的方法。因此，在新城区建设的初期阶段，较为准确地预测未来年的道路交通流特性并进行科学有效的交通规划，将对未来年新城区的良好运行产生深远影响。传统交通规划过程中的“四阶段预测法”一直比较注重各种出行量与其影响因素之间的关系，致使预测过程过于复杂。要求在具体的项目中收集大量与之相关的数据。由于新城区通常是在一片空地上进行开发，没有背景交通量可以参考，因此，需要对传统的“四阶段预测法”进行改进，从影响交通需求的根源入手，提出用于交通需求预测的技术手段及模型。本文提出应用于新城区道路的基于土地利用的交通需求预测方法，并将其应用于交通规划及设计的实际工作中。

2 预测总体思路

交通需求预测核心内容之一是新区内部各交通小区的交通需求量，考虑到新区有用地规划、无居民出行现状资料的特点，采用基于土地利用的交通需求预测方法更为合理。基于土地利用的预测方法统计方法主要有统计分析模型和非统计模型，如神经网络模型等，本文基于统计方法分析模型。城市用地性质的分类一般而言可分为居住用地、公共设施用地、工业用地、仓储用地、对外交通用地、道路广场用地、市政公用设施用地、绿地、特殊用地、水域和其他用地等10类，不同的用地性质和土地开发强度，产生不同的交通需求，对特定的交通小区，其内部各类用地面积的不同，土地利用强度的不同，直接决定了该交通小区的交通生成。因此，在预测各小区交通发生和吸引量时，考虑建立一种土地利用与交通生成相关关系模型，以不同种类用地性质的土地面积为自变量，交通生成量为因变量，利用交通规划软件TRANSCAD进行建模，对项目交通量进行预测分析，技术路线如图1所示。

图1 技术路线图

3 基于土地利用的交通需求预测模型研究

1)交通吸发量预测。根据土地利用规划，参考《交通出行率手册》，通过多元回归分析可获得各交通小区内各类用地的交通吸发量，各交通小区的交通吸发量可用下列模型确定。其中，Qi为第i个交通小区的出行发生量;Di为第i个交通小区的出行吸引量;Bj为第j种用地单位面积的出行发生量;Cj为第j种用地单位面积的出行吸引量;Sij为第i个交通小区内第j种用地的面积;Mij为第i个交通小区内第j种用地的土地利用强度系数。

2)交通分布预测。本文采用双约束重力模型进行交通量分布预测。该方法从吸引强度和吸引阻力两方面考虑，认为交通小区的出行与发生量、吸引量成正比，与交通阻抗成反比。其模型为。其中，Qij为交通小区i到交通小区j的交通分布量;Qpi为交通小区i的发生量;Qaj为交通小区j的交通吸引量;tij为交通小区i到交通小区j的阻抗参数;k，α，β，γ均为待定参数。重力模型是国内外交通规划中使用最为广泛的一种模型。此方法综合考虑了影响出行分布的地区社会经济增长因素和出行空间、时间等阻碍因素，是一种借鉴万有引力定律的空间互动关系模拟分析方法。根据调查数据以及阻抗函数f(tij)=t－αij，标定参数α。采用Trans CAD软件进行出行分布预测。

3)交通分配预测。交通分配是指将各分区之间各特征年的出行分布量分配到其相应的特征年份交通网络的各条边上去的工作过程。交通分配的方法有多种，总体上可以分为两类，即:平衡分配方法和非平衡分配方法。本次交通分配采用Trans CAD软件提供的平衡分配模型:随机用户平衡模型(Stochastic User Equilibrium)。

随机用户均衡(SUE)模型描述的是任何一个出行者均认为自己所选择的路径是“阻抗”最小的路径，再没有出行者(用户)相信能依靠单方面改变出行路径来减少自己的估计行驶阻抗，这种分配模型在国外的路网规划方面被普遍应用。其模型如下随机用户均衡分配模型在宏观上考虑了道路容量的制约因素，道路容量的制约在分配时候通过路阻函数体现出来。路阻函数形式如下:其中，t为时间阻抗;t0为自由流时间;v为分配交通量;c为通行能力;α，β均为路阻参数。将交通分布的结果，运用交通规划软件Trans CAD在各特征年道路网上进行交通量分配，并结合对路阻函数、道路通行能力的分析和研究，得到各特征年的交通网络流量分布。

4 实例分析

以重庆市两江新区为例，该新区无居民出行资料可以利用，因此，对该新区内的新建道路交通需求预测应用了基于土地利用的交通需求预测模型。根据研究区域的用地性质规划，本次交通小区的划分根据规划片区的道路性质和自然界限，将规划区域划分成6个交通大区，73个交通小区，交通需求预测基年为2013年，特征年为2018年，2023年，2028年。

图2 2028年机动车出行发生量分布图

图3 2027年机动车出行期望线图

1)发生吸引量预测。根据以上预测模型，交通发生吸引量预测结果如图2所示。

2)交通分布预测。根据吸发量预测结果以及阻抗函数f(tij)=，标定参数的结果为α=0.005 2。采用Trans CAD软件进行出行分布预测，机动车出行分布期望线如图3所示。

3)交通分配预测。重庆两江新区某道路工程交通量预测分配结果见表1。根据交通量预测结果，计算出该道路规模为双向四车道，2028年饱和度达到0.75，服务水平为C级，既满足未来15年交通需求的同时又有较好的服务水平。

表1 路段特征年交通量预测结果 pcu/d

5 结语

本文对用于新城区的基于土地利用的交通需求预测模型及方法进行了初步的探讨，提出了基于土地利用的交通发生吸引预测模型以及基于重力模型的交通分布预测方法，将本文的方法应用于实践中，有力地支持了交通规划和设计的进行。但模型中各类城市用地对交通吸引的影响权重值目前善无明确标准，需结合各地区的实际情况进行调整，这有待我们进一步研究，为今后的城市交通规划乃至城市规划提供工程依据。

［1］杨 明，曲大义，王 炜，等.城市土地利用与交通需求相关关系模型研究［J］.公路交通科技，2002(3):96-98.

［2］盖春英，裴玉龙.公路建设项目可行性研究中的交通量预测方法［J］.交通工程运输学报，2002(7):64-66.