淺談城市道路交通量預(yù)測方法

袁立順

摘 要：交通量預(yù)測是預(yù)測科學在交通分析上的具體應(yīng)用，是進行建設(shè)項目必要性論證，確定道路工程規(guī)模和技術(shù)標準以及經(jīng)濟評價的依據(jù)。所謂交通量預(yù)測就是根據(jù)歷史、現(xiàn)狀和未來的社會和經(jīng)濟發(fā)展以及交通量變化情況，推測道路在設(shè)計年限內(nèi)交通量的增長和變化規(guī)律，預(yù)測得到設(shè)計壽命周期內(nèi)的道路交通量。文章介紹了交通量預(yù)測方法中的回歸預(yù)測法和彈性系數(shù)法及其在工程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：城市道路；交通量；預(yù)測方法

1 交通量預(yù)測方法簡介

常用的交通量預(yù)測方法有多種，本文將通過工程實例介紹回歸分析法和彈性系數(shù)法在交通量預(yù)測中的應(yīng)用。

1.1 回歸預(yù)測法

回歸預(yù)測法是以相關(guān)原理揭示因果關(guān)系的一種常用技術(shù)，其原理是根據(jù)已知的n組數(shù)據(jù)（Xi，Yi）來尋求它們之間函數(shù)關(guān)系的最佳表達式或最佳擬合曲線。交通量預(yù)測常采用的回歸方法為一元線性回歸法和多元線性回歸法。

如果2個變量的關(guān)系是線性的，就可以建立如下一元回歸方程：

y=a+bx，式中： a為回歸常數(shù)；b為回歸系數(shù)。

運用最小二乘法原理就可方便求出a， b的值，交通量分析中的一些經(jīng)濟指標預(yù)測常使用一元回歸法。

由于交通量增長與影響區(qū)人口、經(jīng)濟、車輛保有量等因素之間有著密切關(guān)系，因此可使用多元線性回歸方法進行預(yù)測，其方程形式如下：

式中： Yt為t年交通量；xit為第i個指標第t年值，xit由項目影響區(qū)的經(jīng)濟、人口、車輛保有量等指標構(gòu)成；a，b為回歸系數(shù)。

1.2 彈性系數(shù)法

彈性系數(shù)法是從整體上把握經(jīng)濟發(fā)展和交通運輸?shù)南嚓P(guān)關(guān)系，是一種定性定量相結(jié)合的交通量綜合分析預(yù)測方法。它是根據(jù)交通量增長速度和社會經(jīng)濟增長速度之間的關(guān)系，通過確定社會經(jīng)濟量的增長來找出將來交通量增長速度的趨勢。

彈性系數(shù)法的數(shù)學模型為：

式中： yt為預(yù)測對象y在時刻t的預(yù)測值；yt′為預(yù)測對象y在當前時刻t的值；i′為預(yù)測對象在過去一段時間的平均增長率（%）；i為預(yù)測對象在今后一段時間的平均增長率（%）；Es為彈性系數(shù)；q′為類比變量在過去一段時間的平均增長率；q為類比變量在今后一段時間的平均增長率。

彈性系數(shù)的確定是運用彈性系數(shù)法進行交通量預(yù)測的關(guān)鍵。通常，彈性系數(shù)與社會經(jīng)濟的發(fā)展水平、地區(qū)特性、發(fā)展戰(zhàn)略等有一定的關(guān)系。因此，彈性系數(shù)的確定應(yīng)綜合分析預(yù)測區(qū)域的歷史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢，通過研究該區(qū)域不同時期的彈性系數(shù)以及與不同區(qū)域的彈性系數(shù)類比綜合確定。

2 工程應(yīng)用實例

2.1 工程概述

北倉道位于天津市北辰區(qū)，地處中環(huán)線與外環(huán)線之間，該工程西接鐵東路，東接外環(huán)線，全長約2公里。該工程2007年啟動，2008年7月底竣工。

該工程可行性研究階段采用彈性系數(shù)法進行交通量預(yù)測。選用汽車保有量與國內(nèi)生產(chǎn)總值進行回歸分析確定彈性系數(shù)。

2.2 交通量預(yù)測

2.2.1 社會經(jīng)濟發(fā)展預(yù)測

根據(jù)天津統(tǒng)計年鑒，并參考《天津市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》，采用定量分析與定性分析相結(jié)合的方法綜合預(yù)測天津市2010年、2015年、2020年、2025年及2030年的國內(nèi)生產(chǎn)總值，并得到其增長率，預(yù)測結(jié)果見表1。

2.2.2 彈性系數(shù)的確定

根據(jù)調(diào)查資料分析，汽車的出行強度一般比較穩(wěn)定，汽車保有量與交通出行量有很好的相關(guān)關(guān)系，且現(xiàn)階段各地區(qū)汽車保有量數(shù)據(jù)比較準確，因此本報告將以汽車保有量和地區(qū)生產(chǎn)總值的分析為基礎(chǔ)確定彈性系數(shù)。

根據(jù)《天津統(tǒng)計年鑒》查得天津市歷年地區(qū)生產(chǎn)總值和民用汽車保有量。并根據(jù)《城市道路設(shè)計規(guī)范》（CTJ37-90），車種換算系數(shù)為：小客車取1.0；大客車、小貨車取1.5；大貨車取2.0，將汽車保有量折算成小客車（標準車型）數(shù)量，見表2。

表2 天津市歷年生產(chǎn)總值、小客車（標準車型）數(shù)量表

根據(jù)天津市歷年生產(chǎn)總值和折算后的小客車保有量，通過回歸分析，確定小客車保有量和生產(chǎn)總值之間的回歸模型：

yt=315976.4+119.1xt ；r=0.949

式中：yt為小客車保有量在時刻t的值；xt為生產(chǎn)總值在時刻t的值；r為相關(guān)系數(shù)。

通過上述回歸模型和天津GDP預(yù)測值，確定未來相應(yīng)年份的小客車數(shù)量，從而得到小客車的年平均增長率，見表3。

表3 天津市小客車年增長率預(yù)測表

根據(jù)表1、表2和彈性系數(shù)公式，可確定小客車保有量彈性系數(shù)。但這僅是對整個天津地區(qū)生產(chǎn)總值和汽車保有量的預(yù)測，但不能代表北辰地區(qū)的情況，而汽車的保有量得增長也不能完全代表汽車出行量的增長。所以需對上表所求的彈性系數(shù)進行折減。綜合考慮歷史汽車保有量彈性系數(shù)發(fā)展狀況及北辰地區(qū)現(xiàn)狀，考慮此地區(qū)車輛出行次數(shù)、車型結(jié)構(gòu)以及實載的變化，并分析了影響區(qū)主要干線道路和區(qū)域內(nèi)已建城市道路交通量增長趨勢，確定北倉道交通量的彈性系數(shù)見表4。

表4 彈性系數(shù)預(yù)測值

2.2.3 交通量預(yù)測

根據(jù)GDP增長率和彈性系數(shù)通過彈性系數(shù)法數(shù)學模型確定北倉道交通量增長率，見表5。

表5 北倉道交通量增長率表

北倉道現(xiàn)狀觀測交通量為11697pcu/d，根據(jù)上述交通量增長率，計算得該工程設(shè)計年限（20年）末道路交通量為31652pcu/d。道路設(shè)計機動車為雙向6車道，設(shè)計年限末期道路服務(wù)水平能夠達到二級以上。

該工程交通量預(yù)測采用汽車保有量和經(jīng)濟指標建立回歸模型，相關(guān)系數(shù)為0.949，可見選用指標高度相關(guān)。2013年12月現(xiàn)場實地觀測北倉道高峰小時交通量為1859pcu/h，與預(yù)測值相近。可見由彈性系數(shù)法確定的交通量增長率能夠準確反映交通量的增長趨勢，交通量預(yù)測結(jié)果能夠為道路建設(shè)規(guī)模提供可靠依據(jù)。

3 結(jié)束語

彈性系數(shù)法直接考慮交通量增長與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展之間的關(guān)系，因此預(yù)測結(jié)果較穩(wěn)定，另外計算比較簡單，當歷史交通量數(shù)據(jù)缺乏平穩(wěn)性時，可考慮用彈性系數(shù)法進行預(yù)測。為了使預(yù)測結(jié)果能夠準確反映實際情況，可通過分析工程相關(guān)的歷史資料、規(guī)劃資料及預(yù)測的需求，結(jié)合各種預(yù)測方法的特點，組合運用這些預(yù)測方法進行交通量預(yù)測。

參考文獻

[1]天津市統(tǒng)計局.天津統(tǒng)計年鑒2007[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2007.

[2]楊博，符鋅砂.道路交通量綜合預(yù)測方法探討[J].湖南交通科技，2008，（2）.