交通规划课程设计报告-EMME-3

1/24第1章绪论1.1交通规划概述对于任何一件事情，要想顺利实施，我们都要制定一个详细的计划，小到上街购物，大到国家建设。在行事之前都要有一个关于目的目标、步骤顺序、资源分配等要素的安排计划，而且事情越重大，计划就越重要，这个制定计划的过程就叫规划。交通运输行业是社会经济中一项极其重要的基础性工程，自然地，交通规划是交通建设的一个必要的前提工作。现代化的交通工具在给人类带来出行和运输便捷的同时，也给人们带来了越来越突出的诸如道路拥挤、环境污染、交通安全等事关民生的重大问题。因此如何最大限度地发挥交通运输对社会经济建设的促进作用，又尽可能地降低其带来的负面影响，就显得尤为重要了。另外，交通的建设成本高昂，对地区、城市、甚至城市腹地的经济发展具有很强的推动作用，所以为了最大程度地发挥交通设施的效益，使交通能正确有效引导地区或城市朝可持续方向发展，在动工建设之前慎重地作好交通规划，提高交通规划的科学性就变得十分有意义了。1.1.1交通规划的相关定义规划——确定具体工作目标，并设计达到此目标的工作方案或策略。交通工程——运输工程的一个分支（运输工程包含公路、铁路、水运、空运、管道等五项内容），只研究公路和城市道路上的交通管理和组织问题，主要是人、车、路的协调和优化配合问题。交通规划——是交通工程学的分支之一。确定公路和城市道路交通建设的发展目标，并且设计达到这些目标的策略或方案。对象区域——交通规划的空间客体，可能是一个城市、一个地区或整个国家。目前主要是城市在进行交通规划，因此交通规划的对象区域大多是城市。规划的基年和规划年——交通规划总是在当前年的调查数据的基础上，以未来某一年的设想交通需求为工作目标提出相应的交通建设的计划。那么当前年就称为规划的“基年”；未来交通需求量所在的那一年就叫作“规划年”，又称作“目标年”。1.1.2交通规划的作用交通规划的主要目的可以归纳为以下几点。（1）交通规划是建立完善的综合交通运输系统的重要保障。交通规划能够有效地协调各种运输方式之间复杂的关系，明确各种交通方式的任务与要求，使得各种交通方式之间密切配合，相互补充，形成综合交通运输系统。（2）交通规划是解决目前道路交通问题的有效措施。2/24交通问题是一个综合性、复杂性的系统问题，单单增加道路设施建设资金或提高交通管理水平的某一个方面是无法从根本上解决交通问题的，而是必须与社会经济发展规划相适应，通过对人、车、路、环境等诸多因素进行综合整体考虑，支撑和促进工业、商业、居住、文化设施以及人口分布的合理布局，制定一个全面的有科学依据的交通规划，才是解决城市交通问题的基本前提。（3）交通规划是获得最佳交通效益的有效途径。道路设施建设投资的大小、汽车运输方式的路线选择、车辆运营成本的高低以及交通管理水平的高低等都与交通规划有着密切的关系，只有制定合理的交通规划，才能形成安全、畅通的交通运输网络，从而以最短的距离、最少的时间和费用，在完成预定的运输任务的同时获得最优的交通运输效果。（4）交通规划能够为交通建设的决策者提供决策的科学依据，减少决策的盲目性、短视性和狭隘性，最大限度地降低交通投资的浪费，实现城市交通科学化、现代化管理。1.1.3交通规划的基本程序交通规划是一项复杂的系统工程，涉及的面非常广，既要掌握地区或城市的社会经济发展规划，又要对地区或城市的社会经济、人口、土地、资源和交通供需等作广泛的调查研究，更要对上述要素进行系统的、深入的分析预测，对规划方案作审慎的设计和评价。根据系统工程的原理，交通规划的基本程序有组织准备、制订目标、综合调查、分析预测、制订方案、评价和选择、连续规划等。交通系统规划的对象是在各种各样空间尺度、时间尺度等背景下的形态各异的交通系统，相应地其规划过程是由以系统分析方法为基础的一系列分析解决问题的步骤构成的。图1分别从决策过程和规划制定过程的角度对交通系统规划的全过程进行了概括。1.2城市交通规划的思路与观点由于汽车的大量普及，现代城市交通面临着交通拥挤、事故频繁、环境恶化、公共交通企业不景气等一系列问题。为解决这些问题，创造更好的城市环境，交通专家们对城市交通规划提出了各种各样的观点和看法。随着时代的发展，以下所述的一些观点逐渐成为城市交通规划的基本出发点。（1）构建具有层次序列的道路网络。（2）交通规划关于人车分离或人车共存的思考。（3）考虑不同交通方式分担比例的交通规划。（4）公共交通系统的改善。3/24决策过程规划制定过程图1交通系统规划的过程与对象系统有关的信息（交通:T，社会经济活动:A，其他:E）诊断（问题的发现、剖析）规划框架的设定（规划课题、对象、范围、目标年、规划大纲）问题的结构化和目标设定数据的收集、调查交通流、交通影响预测替代方案的设定替代方案的评价制定实施规划（详细设计、预算、进度计划）实施跟踪问题分析决定制定规划政策与规划方案研究规划的制定规划的实施评价与反馈4/24（5）新交通系统的开发。（6）城市环境与交通的协调一致。（7）交通管理规划的制定与推行。（8）重视生活环境的质量。（9）干线交通规划与分区交通规划的平衡。（10）土地利用规划与交通规划的一体化。第2章交通需求预测中的“四阶段预测法”2.1概述交通需求预测是整个交通规划过程中极其重要的一环。交通发展政策的制定、道路网的设计以及规划方案评价都与交通需求预测有着密切的联系。以1962年美国芝加哥市发表的《ChicagoAreaTransportationStudy》为标志，交通规划理论得以诞生。1962年美国制定的联邦公路法规定凡5万人口以上城市，必须制定以城市综合交通调查为基础的都市圈交通规划方可得到联邦政府的公路建设财政补贴。该项法律直接促成交通规划理论的形成和发展。开始，交通预测只是关于交通发生、交通分布、交通分配三个阶段的预测。1960年代后期，日本广岛都市圈的交通规划首次提出了对不同交通方式进行划分这一新的预测内容。此后，交通规划变成了交通发生、交通分布、交通发生划分和交通分配四个步骤，这就是交通规划的四步法（也叫四阶段法）理论。后来人们将交通发生划分与其它三个步骤做了不同形式的结合，相应地得出各类预测方法。“四阶段预测法”是目前经典的方法，在实际工程中得到了非常广泛的应用，为世界做公认。交通需求预测的基本思路是根据分析，建立交通与土地利用之间的基本关系，结合土地利用资料，进而进行交通预测。交通与土地利用之间的关系模型是一个综合性的系统模型，它包括三个总变量，即土地利用（居住人数、工作岗位数、汽车拥有量、货物流通量等）、交通（出行量、交通量）、交通特征（行程、时间、费用等），一般由四阶段模型组成的交通需求预测模型主要有：集合模型、非集合模型、动力学模型。2.2交通生成预测计算发生交通量与吸引交通量是四阶段交通需求预测中的第一阶段，也是交通需求分析工作中最基本的组成部分。在这一阶段，必须求出研究对象地区内生成的总出行量，即生成交通量。根据所研究对象地区的特性直接求的生成交通量的步骤被称为交通量的生成（tripproduction）。此生成交通量通常作为总控制量。5/24所谓发生、吸引交通量是指研究对象地区内由各个交通小区发生、吸引的交通量。通常把研究对象区域全体的交通总量叫做交通生成量，把研究对象区域内各个交通小区的交通发生量（tripgeneration）和交通吸引量（tripattraction）称为交通的发生与吸引。这就是四阶段法的第一阶段。2.2.1影响交通量产生的因素影响交通量产生的因素根据不同的分类主要有以下10种。（1）土地利用。（2）家庭规模和家庭成员的构成。（3）年龄和性别。（4）汽车保有率。（5）自由时间。（6）职业和工种。（7）外出率。（8）企业规模、性质。（9）家庭收入。（10）其他，包括天气、工作日、休息日和季节等影响因素。2.2.2生成交通量的预测生成交通总量的预测方法主要有增长率法、原单位法和函数法。除这三种方法之外，还有利用研究地区过去的交通量或经济指标的趋势法及函数法等。根据需要预测的精度、预测方法的合理性等要求，很多研究文献建议采用原单位法来进行生成交通总量的预测。这里主要介绍原单位法，生成交通总量的原单位法是将每人或每户平均产生的交通量作为原单位，整个研究对象地区的总生成交通量既是此原单位与总人口数或总户数相乘而得到的结果。到底是采用每人还是每户作为原单位呢？在日本，尽管有些人认为以户为原单位可以更合理地考虑不工作的家庭主妇的购物出行等，但是绝大多数情况下，用以个人为原单位的原单位法更好，尤其是用在将来的原单位的预测上它有更大的优点。而在美国，则多采用以户为原单位。根据中国的社会结构形式与组成情况，个人的交通行为不像美国那样受家庭约束，多是按照个人的意志决定进行的，故以个人平均出行数作为生成原单位为宜。为反映所在区域的差别，以考虑所在区域特性为宜。也就是说mssmsNaX（2.2.2.1）式中，X为研究对象地区的生成交通量；ams为属性为s、目的为m的生成原单6/24位；Ns为属性为s的人口数。2.2.3发生、吸引交通量的预测对不同区域的发生、吸引交通量进行预测时，要考虑到交通发生源的空间布局关系，从而按照区域进行预测。其预测方法与生成交通总量的预测方法基本一样，大致可以分为增长率法、原单位法、函数法3类。（1）增长率法把现在的不同分区的发生、吸引交通量Ti与到预测时点的增长率Fi相乘，从而求得各个分区的发生、吸引交通量Ti'，即TFTiii'（2.2.3.1）它的关键问题是如何确定Fi。通常可以用各个分区活动的指标的增长率作为发生、吸引交通量的增长率。例如iiiF（2.2.3.2）式中，i、i分别是人口增加率、每人平均拥有小汽车数的增长率，即的人口基准年度区域的预测人口目标年度区域iii台数的每人平均拥有小汽车基准年度区域预测台数的每人平均拥有小汽车目标年度区域iii（2）原单位法其方法与2.2.2中介绍的生成原单位法完全一样。原单位的确定原则通常有：用居住人口或就业人口每人平均的交通发生量来进行推算的个人原单位法；以不同用途的土地面积或工作面积内，单位面积发生的平均交通量来预测的面积原单位法等。（3）函数模型法这种方法是预测交通分区的发生、吸引交通量最常用的方法。由于绝大部分研究都采用多元回归分析模型，故有时也直接称为多元回归分析法（regressionanalysis）。函数模型法多采用以下3种模型作为模型公式：XaaTikkki0（2.2.3.3）XaaTikkki0（2.2.3.4）XaaTikkkiexp0（2.2.3.5）一般来说，这里的Xik是表示交通分区的活动的人口指标，如常住人口、各行业的就业人口等。Ti表示小区i发生或吸引交通量，a0、ak为待定系数。7/242.2.4有关发生交通量分析的新动向最近几年有关分析交通量产生的新方法和新模型大多数基于出行链（tripchain）而进行分析的。所谓出行链是以某个基点（bsae，如自己的家）作为出发点，一直回到该基点或另一基点（如工作单位）时所形成的出行链，有时也称为环（cycle）或旅行（tour）。第一代出行链研究绝大多数是利用马尔可夫链来进行的。不采用马尔可夫链而开辟新领域的研究者是美国麻省理工学院（MIT）的Adler和Ben-Akiva，其基本思路是对出行链进行分类，确定可选择集合，然后根据出行费用、活动效用、时间效益等计算各家庭的选择分肢的概率效用，通过对此效用最大化，找出具有最大化效用的分肢。2.3交通分布预测在交通发生分析阶段，主要是预测各个交通小区的发生和吸引交通量。而在交通分布分析阶段，则要预测这些吸引、发生交通从哪里来，到哪里去，即推求出各个小区间的交通分布量。交通分布中最基本的概念之一是OD表，O表示出发地（Origin），D表示目的地（Destination）。交通分布通常用一个二维矩阵表示。分布交通量的预测方法，可以分为两大类。（1）增长率法。此法假定要预测的OD交通量的分布形式和现在已有的OD表的分布形式相同，在此假定的