陽曲縣交通運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃交通量預(yù)測研究

唐大宇

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030032）

公路是保障城鄉(xiāng)居民生產(chǎn)生活的基本條件。通過規(guī)劃公路布局方案，增加公路網(wǎng)規(guī)模、完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、提升路況指標(biāo)，形成“內(nèi)通外聯(lián)、班車到村、通村暢鄉(xiāng)、安全便捷”交通運(yùn)輸綜合網(wǎng)絡(luò)，以加快推動基礎(chǔ)設(shè)施向鄉(xiāng)鎮(zhèn)以下延伸，拉動投資、擴(kuò)大內(nèi)需，切實(shí)改善民生，優(yōu)化公共資源配置，加快構(gòu)建現(xiàn)代綜合交通運(yùn)輸體系建設(shè)，為全面實(shí)現(xiàn)小康社會提供堅實(shí)的基礎(chǔ)保障。本文依托陽曲縣交通運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目，研究彈性系數(shù)法、Transacd和單約束引力模型在縣域公路網(wǎng)規(guī)劃的具體應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目規(guī)劃范圍為陽曲縣縣域，即陽曲縣行政管轄范圍，本項(xiàng)目規(guī)劃的年限為2017年—2025年，其中近期為2017—2020年，遠(yuǎn)期至2025年。

2 交通量預(yù)測

2.1 交通量基礎(chǔ)資料調(diào)查

本次規(guī)劃收集了規(guī)劃區(qū)主要干線公路2016年交通量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于山西省公路局編制的年度《山西省國省道交通量統(tǒng)計資料》和項(xiàng)目影響區(qū)新近公路工程可行性研究中的交通量調(diào)查數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 2016年陽曲縣及周邊區(qū)域公路交通量調(diào)查 輛/日

2.2 交通小區(qū)的劃分

對陽曲縣劃分至鄉(xiāng)鎮(zhèn)，10個交通小區(qū)，外圍區(qū)域以及山西省現(xiàn)狀行政區(qū)劃為基礎(chǔ)，劃分為7個交通小區(qū)，共計劃分17個交通小區(qū)，如圖1所示。

圖1 陽曲縣路網(wǎng)規(guī)劃圖

項(xiàng)目規(guī)劃區(qū)及影響區(qū)交通小區(qū)劃分如表2所示。

表2 項(xiàng)目規(guī)劃區(qū)和影響區(qū)交通小區(qū)劃分

2.3 基年OD

在現(xiàn)有干線路網(wǎng)交通流量分布的基礎(chǔ)上，設(shè)計基于隨機(jī)用戶平衡法的OD矩陣反推方案。根據(jù)現(xiàn)狀干線公路網(wǎng)的交通量，通過Transcad構(gòu)建現(xiàn)狀路網(wǎng)模型，并按照已劃定的交通小區(qū)計算得到現(xiàn)狀路網(wǎng)出行的阻抗矩陣，并將先驗(yàn)矩陣的數(shù)值全部設(shè)置為1.00，在此基礎(chǔ)上選擇隨機(jī)用戶平衡法，計算項(xiàng)目規(guī)劃區(qū)及影響區(qū)的初始出行OD分布矩陣。

2.4 交通發(fā)生與吸引預(yù)測

根據(jù)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對交通運(yùn)輸?shù)挠绊懸?guī)律，按照陽曲縣及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、發(fā)展戰(zhàn)略以及發(fā)展特點(diǎn)，對客、貨運(yùn)增長速度預(yù)測采用彈性系數(shù)法。

增長系數(shù)是確定未來特征年各交通小區(qū)的發(fā)生量和吸引量的關(guān)鍵。通過社會經(jīng)濟(jì)預(yù)測各個分區(qū)的國民生產(chǎn)總值的增長速度及預(yù)測的交通彈性系數(shù)，計算出未來交通量的增長速度。

根據(jù)預(yù)測得出的陽曲縣及周邊影響區(qū)各特征年的GDP增長率（表3）和客貨運(yùn)輸增長率（表4），計算得到陽曲縣各交通小區(qū)各特征年客貨運(yùn)輸彈性系數(shù)如表5所示。

表3 項(xiàng)目影響區(qū)特征年經(jīng)濟(jì)平均增長率

表4 陽曲縣客貨運(yùn)輸量特征年平均增長率

表5 陽曲縣各特征年客貨運(yùn)輸量彈性系數(shù)

各交通小區(qū)的發(fā)生量和吸引量增長系數(shù)如表6所示。

表6 各特征年各交通小區(qū)P、A增長系數(shù)

3 交通分布與分配預(yù)測

3.1 交通分布預(yù)測

3.1.1 交通分布預(yù)測方法

出行分布模型用于預(yù)測出行者目的地選擇。本次規(guī)劃采用引力模型法預(yù)測陽曲縣未來特征年交通發(fā)生量和吸引量。通過對陽曲縣及周邊地區(qū)客貨運(yùn)輸量及經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系分析，結(jié)合陽曲縣及周邊地區(qū)未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展、戰(zhàn)略規(guī)劃及城鎮(zhèn)布局特點(diǎn)，預(yù)測研究范圍內(nèi)各交通小區(qū)的出行分布[1]。

單約束引力模型的預(yù)測區(qū)域間交通流量的計算公式如式（1）～式（3）：

阻力函數(shù)采用伽馬函數(shù)：

式中：Tij為交通小區(qū)i產(chǎn)生的吸引到區(qū)域j上的預(yù)測流量；Pi為區(qū)域i產(chǎn)生的預(yù)測出行量；Aj為區(qū)域j吸引的預(yù)測出行量；dij為區(qū)域i到區(qū)域j的阻力；f（dij）為區(qū)域i與區(qū)域j之間的摩擦因素；a、b、c為伽馬函數(shù)的參數(shù)。

3.1.2 引力模型參數(shù)標(biāo)定

由陽曲縣初始OD出行分布矩陣及現(xiàn)狀公路網(wǎng)交通阻抗矩陣，通過Transacd進(jìn)行引力模型阻力函數(shù)的參數(shù)標(biāo)定。

計算結(jié)果如下：

各交通小區(qū)之間的摩擦因子K矩陣如表7所示。

表7 摩擦因子K矩陣

3.1.3 特征年OD分布預(yù)測

交通分布預(yù)測是指根據(jù)預(yù)測得到的陽曲縣及周邊各交通區(qū)的交通發(fā)生、吸引量，確定各交通區(qū)之間的交通流量、流向，即確定OD矩陣。

應(yīng)用引力模型對各特征年交通小區(qū)的OD出行分布進(jìn)行預(yù)測，各特征年各小區(qū)交通出行期望線圖見圖2。

圖2 各特征年各小區(qū)交通出行期望線圖

3.2 交通分配預(yù)測

3.2.1 交通分配結(jié)果的應(yīng)用

本次交通分配結(jié)果用于對特征年規(guī)劃路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行滾動優(yōu)化調(diào)整中的評價依據(jù)。通過交通區(qū)位線法和節(jié)點(diǎn)重要度法獲得規(guī)劃路網(wǎng)的初步布局后，通過對規(guī)劃路網(wǎng)的交通分配運(yùn)行結(jié)果評價，將路網(wǎng)的服務(wù)水平作為評價指標(biāo)和回饋判斷依據(jù)，通過不斷優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在滿足出行費(fèi)用最優(yōu)的前提下，獲得較為理想的路網(wǎng)服務(wù)水平。

3.2.2 交通量分配方法

交通分配預(yù)測是指在交通分布預(yù)測基礎(chǔ)上，將各交通區(qū)之間出行分布量分配到交通網(wǎng)絡(luò)中各條路段的工作過程。本次交通分配采用非平衡分配模型中迭代加權(quán)平衡方法。

3.2.3 預(yù)測結(jié)果及分析評價

本次對陽曲縣規(guī)劃方案進(jìn)行評價，評價標(biāo)準(zhǔn)采用《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG B01—2014作為參考[2]。采用V/C值來衡量擁擠程度，作為評價服務(wù)水平的主要指標(biāo)，將服務(wù)水平分為6級，分別代表一定運(yùn)行條件下駕駛員的感受。

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG B01—2014對二、三、四級公路路段服務(wù)水平分級時，根據(jù)不同設(shè)計速度下，禁止超車區(qū)的V/C值作為劃分標(biāo)準(zhǔn)。

對于公路而言，D級以上的服務(wù)水平是可以接受的，當(dāng)已達(dá)到D級水平，公路則應(yīng)進(jìn)行新建或改建，同時針對陽曲縣公路網(wǎng)規(guī)劃方案應(yīng)結(jié)合服務(wù)水平、生態(tài)環(huán)境等多方面因素進(jìn)行全方位考慮。

結(jié)合2017—2020年陽曲縣境內(nèi)高速公路及國省干線交通量資料，本文預(yù)測特征年2017年基本與實(shí)際交通流吻合。2020年由于受疫情和太原東二環(huán)高速2020年底通車影響，預(yù)測結(jié)果與實(shí)際略有出入，整體預(yù)測結(jié)果較好。

圖3 各特征年公路網(wǎng)分配交通量及服務(wù)水平

4 結(jié)語

在交通運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃研究中，通過對區(qū)域周邊及區(qū)域內(nèi)的交通量預(yù)測分析，可以分析出當(dāng)前區(qū)域交通的流量流向，結(jié)合區(qū)域現(xiàn)有路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)完善提供依據(jù)，同時通過進(jìn)行交通分布與分配預(yù)測對完善后的路網(wǎng)進(jìn)行檢驗(yàn)，通過對規(guī)劃路網(wǎng)的交通分配運(yùn)行結(jié)果評價，將路網(wǎng)的服務(wù)水平作為評價指標(biāo)和回饋判斷依據(jù)，通過不斷優(yōu)化路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在滿足出行費(fèi)用最優(yōu)的前提下，獲得較為理想的路網(wǎng)服務(wù)水平。