未來遠(yuǎn)景交通量預(yù)測(cè)方法

許昌市公路管理局 李志剛

未來遠(yuǎn)景交通量預(yù)測(cè)方法

許昌市公路管理局 李志剛

道路的未來遠(yuǎn)景交通量由正常交通量、轉(zhuǎn)移交通量和誘增交通量3部分組成，其中正常交通量和轉(zhuǎn)移交通量統(tǒng)稱為趨勢(shì)交通量，而且趨勢(shì)交通量是主要部分。在工程可行性研究中，遠(yuǎn)景交通量預(yù)測(cè)方法大致分為兩類：一類是增長(zhǎng)率（增長(zhǎng)曲線）預(yù)測(cè)法，即用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)，這一方法多用于預(yù)測(cè)性研究中。另一類是4階段推算預(yù)測(cè)法，即根據(jù)OD調(diào)查起點(diǎn)到終點(diǎn)間調(diào)查人和車的出行動(dòng)向以研究區(qū)域內(nèi)路網(wǎng)交通量的發(fā)展規(guī)律，進(jìn)而推算路網(wǎng)中擬建公路的遠(yuǎn)景交通量，這種方法考慮因素較周全，比較符合交通量發(fā)展變化的客觀規(guī)律，通常用于可行性研究中，以預(yù)測(cè)未來交通量。

一、可行性研究中交通量預(yù)測(cè)方法

1.在預(yù)可行研究中，通常采用增長(zhǎng)率或增長(zhǎng)曲線預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景交通量Ym的數(shù)學(xué)模型（表1），其中這些數(shù)學(xué)模型分為定基預(yù)測(cè)和定標(biāo)預(yù)測(cè)兩種。定基預(yù)測(cè)是直接從交通量本身的變化規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)，一般以基年交通量為起點(diǎn)開始推算。定標(biāo)預(yù)測(cè)法是指從其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與交通量的關(guān)系來進(jìn)行交通量預(yù)測(cè)，定標(biāo)預(yù)測(cè)考慮的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有人口、汽車保有量、國(guó)民生產(chǎn)總值、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值等，在實(shí)際中，對(duì)這些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)缺少深入的分析，致使得出的預(yù)測(cè)結(jié)果可信程度很低，因此，現(xiàn)行預(yù)測(cè)交通量提出了一種新的預(yù)測(cè)技術(shù)——3次指數(shù)平滑法。這種方法是利用慣性原理預(yù)測(cè)交通量，即一條道路交通量的發(fā)展變化隨時(shí)間的推移按照自己的固有規(guī)律發(fā)展，根據(jù)歷史交通量描繪出遠(yuǎn)景交通量的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而得到需要年份的交通量的預(yù)測(cè)值，交通量預(yù)測(cè)所用的數(shù)學(xué)模型見表1。

2.現(xiàn)在通過表1兩種S型曲線說明怎樣利用定基預(yù)測(cè)與定標(biāo)預(yù)測(cè)找出曲線的變化規(guī)律，求出擬建公路遠(yuǎn)景交通量。

（1）定基預(yù)測(cè)利用岡柏茲（Gompertz）曲線（圖1）求其預(yù)測(cè)交通量，其曲線數(shù)學(xué)公式為：

式中，Ym為第m年預(yù)測(cè)交通量；K為漸近值，可理解為飽和交通量；a，b為待定回歸參數(shù)。

岡柏茲曲線的特點(diǎn)是，曲線先由上凹的上升，后為下凹的上升，成非對(duì)稱的S型，兩端無限延伸時(shí)，漸近線為Y=K和Y=0。

令系數(shù)b=e-μ（μ＞0）代入上式中得到式（2）：

表 1 交通量預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型

兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)2次，得到式（3）：

（2）定標(biāo)預(yù)測(cè)采用邏輯斯蒂（Logistic）曲線也是按照取對(duì)數(shù)的方法求的一元回歸方程，求出兩個(gè)A和B系數(shù)，從而求出預(yù)測(cè)年的交通量。

3.在工程可行性研究中，采用4階段預(yù)測(cè)交通量的方法，這種方法是以終點(diǎn)（OD）調(diào)查為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)技術(shù)，4階段介紹如下。

（1）社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查和預(yù)測(cè)。在經(jīng)濟(jì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，首先需對(duì)交通量的發(fā)生因素人口、經(jīng)濟(jì)、汽車保有量等有選擇地進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)以回歸分析方法為主，常用的方法有直線法、指數(shù)法、二次曲線、對(duì)數(shù)法、生長(zhǎng)曲線法等。

（2）小區(qū)交通量發(fā)生和吸收。依據(jù)現(xiàn)有小區(qū)的人口、經(jīng)濟(jì)、汽車保有量或現(xiàn)有發(fā)生、吸收交通量與未來的發(fā)生的交通量和吸收等指標(biāo)的關(guān)系，建立發(fā)生、吸收交通量的模型，通過此模型來預(yù)測(cè)未來發(fā)生的交通量，此種模型一般有增長(zhǎng)率法、強(qiáng)度指標(biāo)和相關(guān)分析法等，下面以強(qiáng)度指標(biāo)法來預(yù)測(cè)未來交通量。

假設(shè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與該小區(qū)出行交通量的比例為一個(gè)常數(shù)，則未來發(fā)生的交通量可用以下公式表示：

式中， ，QPL分別為將來和現(xiàn)在的l區(qū)域出行交通量； 和EI分別為將來和現(xiàn)在i區(qū)域經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

（3）各小區(qū)之間交通量的分布。求出個(gè)小區(qū)的出行交通量，還要把發(fā)生的出行交通量分別分配到周圍的各小區(qū)中，此步驟可采用增長(zhǎng)率法、底特律法等方法，求出各小區(qū)的分配交通量。

（4）交通量在小區(qū)的分配。分布交通量解決了i區(qū)至j區(qū)之間有多少交通量發(fā)生往來，這些交通量在路網(wǎng)上怎樣選著路線，從而可以預(yù)測(cè)出各條路線上的交通量，交通量的分配主要方法有全有全無法、最短路徑迭代分配法、等行程時(shí)間分配法、轉(zhuǎn)移率法等。全有全無法是以“路徑最短”為原則分配交通量，在交通量比較少的路網(wǎng)上比較合理；在交通擁擠道路形勢(shì)條件較差，則司機(jī)為了避免堵車，寧愿繞行，這就用最短路徑迭代分配法；在區(qū)域路網(wǎng)中如果幾條道路的長(zhǎng)度相近，司機(jī)選擇走哪條路是帶有隨機(jī)性的，這時(shí)應(yīng)采用轉(zhuǎn)移率法。

4.3次指數(shù)平滑模型預(yù)測(cè)技術(shù)。預(yù)測(cè)就是研究事物的發(fā)展變化規(guī)律，從中發(fā)現(xiàn)客觀事物在變化過程中表現(xiàn)出來的規(guī)律的延續(xù)性，也是建立預(yù)測(cè)目標(biāo)與變化因素之間的關(guān)系模型，而3次指數(shù)平滑模型就是采用慣性原理預(yù)測(cè)交通量，慣性原理的特性就是當(dāng)外部環(huán)境沒有發(fā)生大的變化時(shí)，客觀事物的發(fā)展過程表現(xiàn)為其規(guī)律的延續(xù)性。3次指數(shù)平滑模型屬于時(shí)間系統(tǒng)預(yù)測(cè)技術(shù)，在一定預(yù)測(cè)時(shí)間段內(nèi)具有良好的預(yù)測(cè)程度和實(shí)用性選用平滑系數(shù)對(duì)公路交通量時(shí)間歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)修正得出數(shù)學(xué)模型來預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景趨勢(shì)交通量。