交通规划课程设计——四阶段需求预测.doc

《交通规划》课程设计
———四阶段法交通需求预测

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邯郸市某道路网络如图所示。交通节点1、3、7、9分别为A、B、C、D四个交通区的作用点，边线上的数据为路段行驶时间（单位min）。各条道路均为设有中央分隔带和机非分隔带的双向两车道道路。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4
4
2
2
4
4
4
4
3.6
3.6
4
4
C
A
B
D
1.交通生成预测
不同月收入的家庭出行率经过调查见下表：
收入分类（元/月）
0～600
600～1200
1200～1800
1800以上
出行率（人次/天）
2.5
2.8
3.0
3.2
现状及目标年各小区家庭数以及不同收入家庭的比例。
小 区
A
B
C
D
现 状 家 庭 数
9000
8000
9500
8500
目标年家庭数
10100
9100
11100
9900
比例
0-600
0.02
0.03
0.1
0.02
600-1200
0.13
0.24
0.11
0.21
1200-1800
0.22
0.32
0.25
0.35
1800以上
0.63
0.41
0.54
0.42
使用交叉分类法，计算现状及目标年各小区的交通生成量。
现状交通生成量：
交通小区A：9000×0.02×2.5+9000×0.13×2.8+9000×0.22×3.0+9000×0.63×3.2=27810
交通小区B：8000×0.03×2.5+8000×0.24×2.8+8000×0.32×3.0+8000×0.41×3.2=24152
交通小区C：11100×0.1×2.5+11100×0.11×2.8+11100×0.25×3.0+11100×0.54×3.2=28842
交通小区D：8500×0.02×2.5+8500×0.21×2.8+8500×0.35×3.0+8500×0.42×3.2=25772
目标年交通生成量：
交通小区A：10100×0.02×2.5+10100×0.13×2.8+10100×0.22×3.0+10100×0.63×3.2=31209
交通小区B：9100×0.03×2.5+9100×0.24×2.8+9100×0.32×3.0+9100×0.41×3.2=27472.9
交通小区C：9500×0.1×2.5+9500×0.11×2.8+9500×0.25×3.0+9500×0.54×3.2=33699.6
交通小区D：9900×0.02×2.5+9900×0.21×2.8+9900×0.35×3.0+9900×0.42×3.2=30016.8
2. 交通分布预测
已知现状交通分布的OD矩阵为：（单位：人次/天）
D
O

A
B
C
D
A
0
6180
6180
15450
B
6180
0
15450
3090
C
6180
15450
0
7725
D
15450
3090
7725
0
使用增长系数法计算目标年的OD矩阵。
计算过程如下：

A
B
C
D
合计
预测值
A
0
6180
6180
15450
27810
31209
B
6180
0
15450
3090
24720
27472.9
C
6180
15450
0
7725
29355
33699.6
D
15450
3090
7725
0
26265
30016.8
合计
27810
24720
29355
26265
108150

（1）求各小区的发生增长系数
FOA=UA/OA =31209/27810=1.1222
FOB=UB/OB =27472.9/24720=1.1114
FOC=UC/OC =33699.6/29355=1.1480
FOD=UD/OD =30016.8/26.265=1.1428
（2）以上表为基础矩阵，各项均乘以发生交通生成增长系数，得到未来年的交通分布。
最终结果列入下表。（单位：人次/天）
D
O

A
B
C
D
Σ
A
0
6935.3333
6935.3333
17338.3333
31209
B
6868.2250
0
17170.5625
3434.1125
27472.9
C
7094.6526
17736.6316
0
8868.3158
33699.6
D
17656.9412
3531.3882
8828.4706
0
30016.8
Σ
31619.8188
28203.3531
32934.3664
29640.7616
122398.3
此OD表满足出行生成的约束条件，故为所求的未来年分布矩阵。
3.交通方式划分
根据邯郸市交通规划未来邯郸市出行方式如下
交通方式（％）
步行
自行车
公交车
摩托车
小汽车
出租车
其他
合计
现状（2010年）
35
40
10
7
5
3
--
100
目标年（2020年）
模式一
30
25
27
5
8
5
--
100
模式二
30
28
20
7
10
5
--
100
模式三
30
30
12
10
13
5
--
100
平均载客量
1
1
20
1
1.2
1.5

（1）选择模式一作为目标年的交通划分方式，可得该分配方式的目标年交通分布矩阵。
步行方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
2080.6
2080.6
5201.5
9362.7
B
2060.4675
0
5151.1688
1030.2338
8241.87
C
2128.3958
5320.9895
0
2660.4947368
10109.88
D
5297.0824
1059.4165
2648.5412
0
9005.04
Σ
9485.9456
8461.0059
9880.3099
8892.2285
36354.18

自行车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
1733.8333
1733.8333
4334.5833
7802.25
B
1717.0563
0
4292.6406
858.5281
6868.225
C
1773.6632
4434.1579
0
2217.0789
8424.9
D
4414.2353
882.8471
2207.1176
0
7504.2
Σ
7904.9547
7050.8383
8233.5916
7410.1904
30599.575

公交车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
1872.54
1872.54
4681.35
8426.43
B
1854.4208
0
4636.0519
927.2104
7417.683
C
1915.5562
4788.8905
0
2394.4453
9098.892
D
4767.3741
953.4748
2383.6871
0
8104.536
Σ
8537.3511
7614.9053
8892.2789
8003.0056
33047.541

摩托车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
346.7667
346.7667
866.9167
1560.45
B
343.4113
0
858.5281
171.7056
1373.645
C
354.7326
886.8316
0
443.4158
1684.98
D
882.8471
176.5694
441.4235
0
1500.84
Σ
1580.9909
1410.1677
1646.7183
1482.0381
6119.9150
小汽车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
554.8267
554.8267
1387.0667
2496.72
B
549.4580
0
1373.645
274.7290
2197.832
C
567.5722
1418.9305
0
709.4653
2695.968
D
1412.5553
282.5111
706.2776
0
2401.344
Σ
2529.5855
2256.2683
2634.7493
2371.2609
9791.864

出租车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
346.7667
346.7667
866.9167
1560.45
B
343.4113
0
858.5281
171.7056
1373.645
C
354.7326
886.8316
0
443.4158
1684.98
D
882.8471
176.5694
441.4235
0
1500.84
Σ
1580.9909
1410.1677
1646.7183
1482.0381
6119.915

（2）再按照各种交通方式的平均载客量将OD矩阵换算成各交通方式的“辆次/天”为单位的矩阵。由于步行和自行车与机动车道隔开，故不再考虑。自行车与摩托车的平均载客量为1，OD矩阵不变。换算之后可得到其他交通方式OD矩阵。
公交车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
93.627
93.627
234.0675
421.3215
B
92.7210
0
231.8026
46.3605
370.8842
C
95.7778
239.4445
0
119.7223
454.9446
D
238.3687
47.6737
119.1844
0.0000
405.2268
Σ
426.8676
380.7453
444.6139
400.1503
1652.3771

小汽车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
462.3556
462.3556
1155.8889
2080.6
B
457.8817
0
1144.7042
228.9408
1831.5267
C
472.9768
1182.4421
0
591.2211
2246.64
D
1177.1294
235.4259
588.5647
0
2001.12
Σ
2107.9879
1880.2235
2195.6244
1976.0508
8159.8867

出租车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
231.1778
231.1778
577.9444
1040.3
B
228.9408
0
572.3521
114.4704
915.7633
C
236.4884
591.2211
0
295.6105
1123.32
D
588.5647
117.7129
294.2824
0
1000.56
Σ
1053.9940
940.1118
1097.8122
988.0254
4079.9433

（3） 将公交车、摩托车、小汽车、出租车的数量换算成标准车辆数，换算系数为：公交车2.5、摩托车0.8、小汽车1、出租车1；换算后OD矩阵的单位变为pcu/天。由于小汽车和出租车的换算系数为1，故OD矩阵不变。公交车和摩托车的OD矩阵可求得。
公交车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
234.0675
234.0675
585.1688
1053.3038
B
231.8026
0
579.5065
115.9013
927.2104
C
239.4445
598.6113
0
299.3057
1137.3615
D
595.9218
119.1844
297.9609
0
1013.067
Σ
1067.1689
951.8632
1111.5349
1000.3757
4130.9426

摩托车方式OD矩阵：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
277.4133
277.4133
693.5333
1248.36
B
274.7290
0
686.8225
137.3645
1098.916
C
283.7861
709.4653
0
354.7326
1347.984
D
706.2776
141.2555
353.1388
0
1200.672
Σ
1264.7928
1128.1341
1317.3747
1185.6305
4895.932

（4） 将各方式的OD矩阵叠加（除步行和自行车外），得到OD矩阵为：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
1205.0142
1205.0142
3012.5354
5422.5638
B
1193.3541
0
2983.3852
596.6770
4773.4164
C
1232.6959
3081.7397
0
1540.8699
5855.3055
D
3067.8935
613.5787
1533.9468
0
5215.419
Σ
5493.9435
4900.3326
5722.3462
5150.0823
21266.7046

（5）最后根据高峰小时系数取0.18，将全天交通量变为高峰小时交通量的OD矩阵。单位变为（pcu/h）。
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
216.9026
216.9026
542.2564
976.0615
B
214.8037
0
537.0093
107.4019
859.2149
C
221.8853
554.7132
0
277.3566
1053.9550
D
552.2208
110.4442
276.1104
0
938.7754
Σ
988.9098
882.0599
1030.0223
927.0148
3828.0068
将该OD矩阵中的交通量取整，如下：
D
O
A
B
C
D
Σ
A
0
217
217
542
976
B
215
0
537
107
859
C
222
555
0
277
1054
D
552
110
276
0
938
Σ
989
882
1030
926
3827

4.交通分配
采用容量限制分配法对此道路网络上的机动车交通量进行分配。将各点对间的OD量分配后进行叠加，分两次分配，每次分配50%。每次分配采用最短分配模型，每分配一次，路权修正一次。路权修正计算方法采用美国联邦公路局路阻函数模型。

to取值如图中标注，V为机动车交通量，C为路段通行能力，取2000（pcu/h）。α=0.15，β=4。
（一）初次分配交通量50%
（1）确定路段行驶时间。
用最短路法分配交通量时，首先要确定路段行驶时间t(i,j)，在该法中取t(i,j)为常数。本例中确定的路段时间t(i,j)如下图
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4
4
2
2
4
4
4
4
3.6
3.6
4
4
C
A
B
D
（2）确定最短路线。
各OD量作用点间的最短路线可用寻找最短路的各种方法确定，在本例中，最短路线如下表：
最短路线
OD点对
最短路线节点号
OD点对
最短路线节点号
A-B
1-2-3
C-A
7-4-1
A-C
1-4-7
C-B
7-4-5-6-3
A-D
1-4-5-6-9
C-D
7-8-9
B-A
3-2-1
D-A
9-6-5-4-1
B-C
3-6-5-4-7
D-B
9-6-3
B-D
3-6-9
D-C
9-8-7
(3) 分配OD量
将各OD点对的OD量分配到该OD点对相应的最短路线上，并进行累加。
a.首先对A-B的最短路计算，将1-2,2-3分别分配A-B间一半的交通量108.5，再采用美国联邦公路局路阻函数模型的路权修正方法进行时间计算。
1-2路上的时间修正为：t=4×[1+0.15×(108.5/2000)4]≈4.000005
2-3路上的时间修正为：t=4×[1+0.15×(108.5/2000)4]≈4.01
2
3
4
5
6
7
8
9
108.5
108.5

C

A
B
D

00005

交通量分配表

1
2
3
4
5
6
7
8
9
4.000005
4.000005
2
2
4
4
4
4
3.6
3.6
4
4
C
A
B
D
修正之后的时间图
b.将调整后的时间替代路段时间图上原来的时间，并对A-C的最短路计算，将1-4,4-7分别分配A-C间交通量的一半108.5，再采用美国联邦公路局路阻函数模型的路权修正方法进行时间计算。并同样将修正后的时间反应在时间图上。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
108.5
108.5

108.5
108.5

C

A
B
D

交通量分配表

1-4路上的时间修正为：t=4×[1+0.15×(108.5/2000)4] ≈4.000005
4-7路上的时间修正为：t=4×[1+0.15×(108.5/2000)4] ≈4.000005
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4.000005
4.000005
2
2
4
4
4.000005
4.000005
3.6
3.6
4
4
C
A
B
D

修正之后的时间图
c..用同样的方法直至计算并调整到D-C。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
108.5
108.5
548.5
548.5
138.5
138.5
379.5
377

332.5
331
C

A
B
D
3222
387

388.5
107.5
107.5
544.5
544.5
138
138

324.5
由于V/C比值太小，从t到t0的变化很小，所以最终累加变化后得到结果如下：

修正之后时间图如下：（保留了两位小数）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4.00
4.00
2.00
2.00
4.00
4.00
4.00
4.00
3.6
3.6
4.00
4.00
C
A
B
D
（二）再分配交通量50%
重复步骤（一），以以上两表为初始数据。
（1）确定路段行驶时间。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4.00
4.00
2.00
2.00
4.00
4.00
4.00
4.00
3.6
3.6
4.00
4.00
C
A
B
D
用最短路法分配交通量时，首先要确定路段行驶时间t(i,j)，在该法中取t(i,j)为常数。本次中确定的路段时间t(i,j)如下图

（2）确定最短路线。
各OD量作用点间的最短路线可用寻找最短路的各种方法确定，在本例中，最短路线如下表：
最短路线
OD点对
最短路线节点号
OD点对
最短路线节点号
A-B
1-2-3
C-A
7-4-1
A-C
1-4-7
C-B
7-4-5-6-3
A-D
1-4-5-6-9
C-D
7-8-9
B-A
3-2-1
D-A
9-6-5-4-1
B-C
3-6-5-4-7
D-B
9-6-3
B-D
3-6-9
D-C
9-8-7
(4) 分配OD量
将各OD点对的OD量分配到该OD点对相应的最短路线上，并进行累加。
a.首先对A-B的最短路计算，将1-2,2-3分别分配A-B间一半的交通量121，再采用美国联邦公路局路阻函数模型的路权修正方法进行时间计算。
1-2路上的时间修正为：t=4×[1+0.15×(217/2000)4]≈4.00008
2-3路上的时间修正为：t=4×[1+0.15×(217/2000)4]≈4.00008

1
2
3
4
5
6
7
8
9
217
217
548.5
548.5
138.5
138.5
379.5
377

332.5
331
C

A
B
D
3222
387

388.5
107.5
107.5
544.5
544.5
138
138

324.5

交通量分配表

1
2
3
4
5
6
7
8
9
4.00008
4.00008
2.00
2.00
4.00
4.00
4.00
4.00
3.6
3.6
4.00
4.04
C
A
B
D
修正之后的时间图

b.将调整后的时间替代路段时间图上原来的时间，并对A-C的最短路计算，将1-4,4-7分别分配A-C间交通量的一半121，再采用美国联邦公路局路阻函数模型的路权修正方法进行时间计算。并同样将修正后的时间反应在时间图上。
c..用同样的方法直至计算并调整到D-C。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
217
217
1097
1097
277
277
759
754

665
933
C

A
B
D
644
774

777
215
215
1089
1089
276
276

378
最终交通量分配得到结果如下图：

修正之后时间图如下：（保留了两位小数）

1
2
3
4
5
6
7
8
9
4.00
4.00
2.03
2.03
4.00
4.00
4.01
4.01
3.6
3.6
4.01
4.03
C
A
B
D

5.各路段服务水平分析
根据v/c分析各路段的服务水平。
路段
总交通量
V/C
1-2
432
0.216
2-3
432
0.216
1-4
1533
0.7665
3-6
1309
0.6545
4-5
2186
1.093
5-6
2186
1.093
4-7
1531
0.7655
6-9
1311
0.6555
7-8
830
0.415
8-9
830
0.415
由上表可看出1-2，2-3的V/C比值小于0.34，说明该路段对现状流量有足够的通行能力，服务水平等级较高，属于一级服务水平。7-8，8-9路段的V/C比值小于0.56，属于二级服务水平。1-4，3-6，4-7，6-9的V/C比值小于0.98，属于三级服务水平，V/C比值接近1.00，表明该路段道路设计对现状或规划的流量有很少可利用的通行能力来承担。4-5，5-6路段的V/C比值大于1.00，表明该路段对现状或规划的流量没有提供足够的通行能力，属于四级服务水平。
6.课程设计总结。
本课程设计采用“四阶段”法对研究范围内的交通需求进行预测,是交通规划的实际操作，使得我对交通规划有了更深一步的了解。通过本课程设计，将从出行生成，出行分布到交通方式划分和交通分配的全部过程熟悉一遍，掌握交通规划的基本原理和基本方法，明确四阶段方法的基本过程，使我能灵活把交通规划的观点、原理应用于实际。
谢谢老师的悉心指导，使我顺利完成此次课程设计的任务，也使得自己能掌握更多的知识。