高速公路运营期的交通量预测模型

许佳佳

(安徽三联学院 交通工程学院，安徽 合肥 230601)

高速公路运营期的交通量预测模型

许佳佳

(安徽三联学院 交通工程学院，安徽 合肥 230601)

通过分析高速公路交通量的变化规律，将高速公路运营期间的交通量预测分为三个阶段，运用交通规划软件TransCAD对高速公路运营期的基年的交通量进行预测，将高速公路流量饱和前增长期内的交通量分成趋势交通量、转移交通量和诱增交通量三部分分别进行预测，用弹性系数法和时间序列法两种方法结合对其趋势交通进行预测，用效用比例法确定分担率对其转移交通量进行预测，用生长曲线模型对诱增交通量进行预测，最后分析了高速公路流量饱和后其交通量的变化情况，并计算出高速公路投入运营后交通量达到饱合的时间。

高速公路；运营期；交通量预测

引言

随着我国高速公路的快速建设，通车里程不断的增加，路网的日趋完善，高速公路建成后的运营管理也日趋重要。高速公路的工作重心也必将向运营管理方面倾斜，运营管理的目标是使得高速公路的综合效益达到最大化，而高速公路运营期的交通量预测是高速公路项目国民经济评价及财务评价的基础,是影响公路建设投资回报的敏感性因素，所以正确地预测高速公路运营期的交通量也就成为公路建设前期最令人关注的问题[1]。

总结现有的高速公路交通量预测方法，其预测精度有限，温盛强等利用交通四阶段法对高速公路交通量进行预测[2]，季喜军等提出基于前景理论的公路转移交通量预测模型[3]，章锡销等提出基于经济增长的高速公路诱增交通量预测方法[4]，上述研究方法均为静态高速公路交通量预测的部分预测，预测结果有一定误差且不够全面。本文通过对高速公路的趋势交通、转移交通量和诱增交通量的预测分别进行优化，对运营期动态的总的交通量进行综合研究预测，建立了高速公路运营期的交通量预测模型。

1 高速公路运营期的交通量变化规律

高速公路运营期交通量在不同的时间段有着不同的变化规律，本文将高速公路运营交通量预测分为三个阶段：1)高速公路建成初年，改变路网结构，路网中的交通量重新分配，高速公路的交通量主要是路网中交通量重新分配的结果，对其进行基年交通量预测；2)高速公路运营一段时间后，交通量达到饱和，此时的交通量为高速公路的饱和交通量，在饱和之前高速公路的交通一直处于增长之中，对其增长过程中的交通量进行预测；3)高速公路交通量达到饱和之后，由于道路通行能力的限制，交通量的变化较小，对其饱和后的交通量的变化情况进行预测。

2 基年交通量预测

对于一条新建的高速公路，其作为路网中一条新增道路，会导致路网当中的原有交通量重新分配，其基年的交通量即为高速公路新建的高速公路投入运营的初年，其交通量的预测可根据四阶段法进行预测。若用四阶段法的交通产生、交通分布、交通方式划分、交通分配步骤进行预测则需要通过做OD调查获得所有小区内的出行产生，但OD调查需耗费大量的资金和劳动力，所以现在常用的方法是通过对新建高速公路所在路网中的各个路段进行路段交通量调查。运用TransCAD软件建立小区和路网，将所采集的实际交通量数据填充路段流量，再进行OD反推的方法对新建高速公路基年的交通量进行交通分配。因高速公路建成初年，人们对路网结构变化处于熟悉和适应过程，交通量的转移和诱增均不明显，对高速公路基年的交通量预测可不考虑转移交通和诱增交通量，将预测得到的高速公路运营期基年交通量用Qb表示。

3 饱和前的交通量预测

高速公路建成后的第二年至其饱和之前的这段期间，其总的交通量可分为由趋势交通量、转移交通量和诱增交通量三部分组成。这里定义预测年份为特征年，三个不同部分的交通量特征年均用n表示。

3.1 趋势交通量预测

趋势交通量是指高速公路建成后，高速公路交通量按照其固有的发展现律，在预测特征年增长达到的交通量，一般用弹性系数法。弹性系数为交通量增长率与经济增长率之比，因模型简单，只单纯地用弹性系数法预测出来的交通量精度有限，故可以在高速公路建成前x年对其交通量进行弹性系数法预测。之后对高速公路的交通量进行预测年份比较久，适合运用时间序列法，其中，时间序列法中的灰色预测模型在前期和中期精度较高，指数平滑法在中期和后期精度较高，而高速公路的交通量在中期将趋于饱和，所以高速公路交通量在其饱和前的增长规律运用灰色预测模型进行预测更加准确[5-6]。

其中：Qb——其年交通量；

a,u——灰色预测模型参数。

3.2 转移交通量预测

ri=∑amxm+a0

其中：am——权重系数；

xm——第j条相关线路的第n种阻抗因子的值；

a0——不可定量的因素；

r0——高速公路的交通阻抗。

3.3 诱增交通量预测

诱增交通量是指高速公路建设完成后，因出行供给的增加和出行条件的改善，项目沿线的出行习惯、产业布局与土地开发的速度和密度等发生变化所带来的额外新增交通量[8]。

其中参数k决定诱增交通量上限值的大小，主要与项目的功能、作用及其所在地的经济发展水平和项目沿线用地发展规划等有关；参数a和b决定诱增交通量滞后期与快速生长期的长短，其主要与项目所在地的经济发展水平和经济活跃程度、项目沿线的土地开发周期等因素有关。

3.4 总交通量与饱和年的计算

根据我国高速公路的实际情况，可以认为当高速公路服务水平为三级时，高速公路的交通量呈现为饱和，估计高速公路的交通量饱和量为：四车道交通量饱和的日交通量55000pcu；六车道交通量饱和的日交通量82500pcu；八车道交通量饱和的日交通量：11000pcu。设高速公路运营期的交通量在第k年达到饱和量，饱和量用Qs表示，则：

4 饱和后交通量变化情况

高速公路运营若干年后，交通量会达到饱和状态，变化趋势不明显，此时的高速公路交通量主要与高速公路周边的相关道路的改扩建、高速公路所在区域的经济波动以及高速公路运营政策变动等因素有关。高速公路所在运输通道内，其相关道路的改扩建，会对高速公路的交通量产生直接影响，高速公路交通量会转移一部分交通至新建道路上。高速公路所在区域经济波动，对高速公路交通量影响较小。高速公路运营政策的变动，也会对高速公路交通量有直接影响。

5 结论

随着我国高速公路里程的不断增加，准确地预测高速未来年的交通量，是高速公路建设规划与管理的基础。高速公路建成之前，交通量的预测是高速公路项目可靠性和技术标准的选择依据，高速公路投入运营之后，交通量的预测是高速公路管理运营以及效益评价的基础。本文通过对高速公路运营期的交通量变化规律进行分析，将高速公路运营期的交通量分成三个阶段进行预测，得出以下结论：1)高速公路基年的交通量一般采用四阶段法，但因各路段的交通量数据量大，难以收集，故采用OD反推的方法进行交通分配来进行预测；2)高速公路交通量饱和前的交通量预测包括三个部分，趋势交通通过弹性系数法与灰色模型相结合的方法进行预测，转移交通量运用最小出行费用模型计算出分担率来预测，诱增交通量根据其增长特性建立生长曲线模型对其进行预测，三部分的交通量比较完整地组成高速公路运营期的交通量；3)高速公路交通量达到饱和后其交通量的变化趋势不明显，与周边道路、经济、政策以及市场等因素有关。

[1]高速公路丛书编委会.高速公路规划与设计[M].北京: 人民交通出版社, 1994:41-44.

[2]温盛强.TransCAD软件在高速公路交通量预测中的应用[J].中外公路， 2007(05).

[3]季喜军.基于前景理论的高速公路转移交通量预测[J].公路交通科技，2012(02).

[4]章锡销.基于经济增长的高速公路诱增交通量预测[J].哈尔滨工业大学学报, 2007(10).

[5]刘灿齐.现代交通规划学[M].北京：人民交通出版社，2001.

[6]李庆瑞, 万发祥,卢毅.公路交通量预测理论与方法综述[J].中外公路, 2005,25(03):151-155.

[7]霍娅敏.公路交通量预测的模型及参数研究[J].重庆交通学院院报，1999(01).

[8]向前忠.生长曲线模型在高速公路交通量预测中的应用[J].公路交通技术，2007(02).

[9]王维凤, 林航飞, 陈小鸿.对高速公路流量预测中两个核心问题的探讨[J].中国公路学报, 2001(04):77-80.

The freeway traffic volume prediction model in operation period

XU Jia-jia

(School of traffic engineering, Anhui Sanlian University, Hefei 230601, Anhui, China)

Through the analysis of the variation of the traffic volume of the highway, this paper divided the freeway operation period traffic volume forecast into three stage phases, and divide the highway traffic volume of expressway operation period into three part, it includes trend traffic volume, transferring traffic volume and the induced traffic volume. Then the paper combines with elastic coefficient method and time series method two kinds of methods to predict the trend of traffic, It uses utility ratio method sharing rate to forecast transfer traffic, and uses growth curve mode to predict the induced volume. In the last, the paper analyzes the change of the traffic flow after saturation, and it calculates the saturation time of freeway traffic volume in operation period.

Freeway; Operation period; Traffic volume forecast

2016-09-24

安徽三联学院自然科学基金项目：“动态模式下高速公路运营期交通量预测方法研究”(项目编号：kjyb2016013)。

许佳佳(1991-)，男，安徽枞阳人，助教、硕士。主要研究方向：交通运输规划与管理。

U49

A

1673-6125(2016)04-0021-03