交通出行分布预测

交通出行分布预测作业二零一五年六月九号1.分别采用平均增长率法、Fratar法对5月20日的OD调查表进行交通出行分布预测。解：（1）现状OD表的绘制及未来出行发生/吸引量的预测1)考虑到实际调查中可能出现的偏差，现对5月20日和6月1日调查的原始数据进行如下规则的处理：1.若不同站点统计人数有所偏差，以韵苑、喻园以及南大门询问统计的人数为准；2.在不违背现有站点已统计总数的前提下，各个站点现有交通产生量/吸引量即为各站点统计的下车人数/上车人数；3.各站点之间的交通量按照上/下行车站点顺序，对其上/下车人数进行推算（如：从喻园到集贸的交通量因其之间只隔1段，故为喻园车的下车人数）；4.其他未统计站点按照实际情况合理补充和调整；5.由于第一次未安排喻园站的统计，故两次统计结果偏差较大；6.因统计结果不全，且实际该时段东九的交通量可忽略不计，故不考虑该站的上/下车人数。2)在测算设定未来发生量和吸引量时，参照如下依据：1.根据近几年华科招生人数变化以及工科专业人数比例（考虑到工科专业的实验及大学物理等要搭乘校车的课程）。网上显示，2015年预计招生7180人，虽比2014年的7300人少，但考虑到有3个新增的工科专业以及未来校区总人数的增长，故对各个站点下午上课时段的交通量影响不大，且预计会有少量增加；2.对于现状站点交通量为0的站点，为方便计算，可将其增长忽略不计，即仍视为0；3.由于集贸以及绝望坡的餐饮业发展，预计人流量会有相对较大的增长；4.考虑到人们出行需求的增长，南大门站作为从学校到光谷的出口，交通量增长相对较大。最终结果整理如下表（答案不唯一）：现状OD表及预测的未来出行发生、吸引总量韵苑喻园集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）未来发生量韵苑097246276755276280喻园25082212105965集贸2100000163745科技楼200000134主图9000000910南一楼000000000南大门507800006570Aj（总计）107168848297982449未来吸引量110229450308088表1.第一次OD表现状OD表及预测的未来出行发生、吸引总量韵苑喻园集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）未来发生量韵苑0892839234852279280喻园00433194105110集贸16300512104652科技楼000000223主图600000178南一楼000000000南大门68493718000172180Aj（总计）9014169603161159611未来吸引量9214874603262165表2.第二次OD表（2）根据第一次的OD表，用平均增长率法进行交通出行分布预测。1)数学原理平均增长率法属于增长率法，其原理可表示为：未来分布=现状分布*增长系数。假设站点i和j之间的现状交通量为𝑡𝑖𝑗(0)，i站点现状的产生交通量为𝐺𝑖(0)，未来的产生交通量为𝐺𝑖，站点j现状的产生交通量为𝐴𝑖(0)，未来的产生交通量为𝐴𝑖，增长率计算过程：1.计算未来交通量第一次近似值：𝑡𝑖𝑗(1)=𝑡𝑖𝑗(0)𝑓2.得到第1次预测各小区的发生交通量和吸引交通量：𝐺𝑖(0)=∑𝑡𝑖𝑗(1)𝑗𝐴𝑖(0)=∑𝑡𝑖𝑗(1)𝑖3.计算调整系数：𝛼𝑖=𝐺𝑖(0)𝐺𝑖(1)𝛽𝑖=𝐴𝑗(0)𝐴𝑗(1)4.若两个调整系数均收敛到1左右，则停止计算，相应的𝑡𝑖𝑗(1)即为所求的分布；否则迭代。其中，该方法的增长系数f为i区发生量和j区吸引量增长率的平均值，为：𝑓=12(𝐺𝑖𝐺𝑖(0)+𝐴𝑗𝐴𝑗(0))2)计算过程在EXCEL中依照上述步骤进行计算。为统一预测结果，第一次OD调查表调整如下：韵苑集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）未来发生量韵苑07246276755267270集贸210017034145科技楼20000134主图900000910南一楼00000000南大门46800005460Aj（总计）788046446759374未来吸引量808548456865根据公式各站点（韵苑为站点1，…，南大门为站点6），则第0次六个站点的产生增长率分别为1.01123596、1.09756098、1.333333、1.111111、XXX（发生量为0）、1.11111111；六个站点的产生增长率分别为1.025641、1.0625、1.043478、1.022727、1.014925、1.101695。求得各个平均增长率f如下表所示：平均增长率函数韵苑集贸科技楼主图南一楼南大门韵苑1.0184381.0368681.0273571.0169821.0130811.056465集贸1.0616011.080031.070521.0601441.0562431.099628科技楼1.1794871.1979171.1884061.178031.1741291.217514主图1.0683761.0868061.0772951.0669191.0630181.106403南一楼1.0256411.06251.0434781.0227271.0149251.101695南大门1.0683761.0868061.0772951.0669191.0630181.106403下表显示的是第一次迭代的结果：平均增长率的第1次迭代结果韵苑集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）韵苑074.6544947.2584327.458567.876458.1056275.3534集贸22.293620018.0224503.29888443.61495科技楼2.35897400001.2175143.576488主图9.615385000009.615385南一楼0000000南大门49.14538.694444000057.83974Aj（总计）83.4132883.3489447.2584345.4809567.876462.622因为设置收敛误差为1%，故还需进行迭代。最终结果经过3次迭代得到规划出行分布预测结果。平均增长率的第3次迭代结果韵苑集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）韵苑07547276759275集贸2200180343科技楼2000013主图9000009南一楼0000000南大门499000058Aj（总计）828447456763（3）根据第一次的OD表，用Fratar法进行交通出行分布预测。Fratar步骤与之前一致，但将增长系数f定义为：𝑓=12×𝐺𝑖𝐺𝑖(0)×𝐴𝑗𝐴𝑗(0)×(𝐿𝑖+𝐿𝑗)其中，𝐿𝑖=𝐺𝑖(0)/∑(𝑡𝑖𝑗(0)𝐴𝑗𝐴𝑗(0))𝑗，𝐿𝑗=𝐴𝑗(0)/∑(𝑡𝑖𝑗(0)𝐺𝑖𝐺𝑖(0))𝑖。故先求得下表位置系数：第0次位置系数站点L产生位置系数Li吸引位置系数Lj韵苑0.9511702110.905293618集贸0.9708758570.979217604科技楼0.9514817370.988888889主图0.9750.957314492南一楼10.988888889南大门0.9698365190.984799693Fratar法的第1次迭代结果韵苑集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）韵苑07547276759275集贸2200180444科技楼2000013主图100000010南一楼0000000南大门499000058Aj（总计）838447456764因为设置收敛误差为1%，故还需进行迭代。最终结果经过2次迭代得到规划出行分布预测结果。Fratar法的第2次迭代结果韵苑集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）韵苑07547276759275集贸2200180343科技楼2000013主图9000009南一楼0000000南大门499000058Aj（总计）8284474567632.采用Detroit法对6月1日的OD调查表进行交通出行分布预测。同样，根据调整后的第二次的OD表，用Detroit法进行交通出行分布预测。因其仍属于增长率法，故步骤同前，只将增长率f改为:𝑓=𝐺𝑖𝐺𝑖(0)×[𝐴𝑗𝐴𝑗(0)∑𝐴𝑗𝑗∑𝐴𝑗(0)𝑗]下表显示的是第一次迭代结果：Detroit法的第1次迭代结果韵苑喻园集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）韵苑002939244853193喻园00433198109集贸31802513950科技楼00300025主图22112000035南一楼00000000南大门69513918000177Aj（总计）947087623262162569因为设置收敛误差为1%，故还需进行迭代。最终结果经过3次迭代得到规划出行分布预测结果。Detroit法的第3次迭代结果韵苑喻园集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）韵苑002939244853193喻园00433198109集贸318025139503.比较上述方法的区别。答：1.第一问分别用平均增长率法和Fratar法对第一次的OD表进行交通分布预测。从运算过程来看，Fratar法比平均增长率法要复杂，计算步骤较多。但是其迭代次数更少，收敛速度快。因此，Fratar法的应用范围更广。而平均增长率法是一种简单的方法，适用于对预测精度要求不高的场合。2.第二问用Detroit法对第二次的OD表进行交通分布预测。其计算过程相对简单，收敛速度也较快，相对性能处于平均增长率法和Fratar法中间。4.用单约束重力模型进行交通出行分布预测。解：（1）5月20日交通出行分布预测根据调查表，补充各交通区间的行程时间表如下：各站点区间的行程时间韵苑集贸科技楼主图南一楼南大门韵苑15781011集贸512356科技楼721134主图831123南一楼1053211南大门1164311下表为5月20日现状OD矩阵及预测的未来出行发生、吸引总量：韵苑集贸科技楼主图南一楼南大门Gi（总计）未来发生量韵苑07246276755267270集贸210017034145科技楼20000134科技楼00300025主图22112000035南一楼00000000南大门69503918000176Aj（总计）946987623262162568主图900000910南一楼00000000南大门46800005460Aj（总计）788046446759374未来吸引量808548456865选取精度要求为3%，设γ=−0.65，作为待试算参数。用Excel按相应公式计算如下。站点1：∑𝐴𝑗𝑓(𝑅1𝑗)𝑛𝑗=1，故𝑡11=0;𝑡12=53.32014;𝑡13=38.1542;𝑡14=39.80448;𝑡15=70.07218;𝑡16=65.64899站点2：∑𝐴𝑗𝑓(𝑅2𝑗)𝑛𝑗=1故𝑡21=11.917342;𝑡22=0;𝑡23=3.874196;𝑡24=4.823206;𝑡25=10.23669;𝑡26=10.14856站点3：∑𝐴𝑗𝑓(𝑅3𝑗)𝑛𝑗=1故𝑡31=1.1387288;𝑡32=0.517335;𝑡33=0;𝑡34=0.181328;𝑡35=0.563918;𝑡36=0.598691;站点4：∑𝐴𝑗𝑓(𝑅4𝑗)𝑛𝑗=1故𝑡41=3.6832945;𝑡42=1.996881;𝑡43=0.5622;𝑡44=0;𝑡45=1.284925;𝑡46=1.4727;站点5：∑𝐴𝑗𝑓(𝑅5𝑗)𝑛𝑗=1故𝑡51=0;𝑡52=0;𝑡53=0;𝑡54=0;𝑡55=0;𝑡56=0;站点6：∑𝐴𝑗𝑓(𝑅6𝑗)𝑛𝑗=1故𝑡61=22.310458;𝑡62=15.4311;𝑡63=6.817191;𝑡64=5.408666;𝑡65=4.032584;𝑡66=0;现状OD分布平均行程时间为：�