基于TransCAD的公交客流預(yù)測(cè)應(yīng)用研究

關(guān)醒權(quán) 閆磊 吳魯香

摘? 要：公共交通客流預(yù)測(cè)是公交線網(wǎng)優(yōu)化不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)城市公交規(guī)劃設(shè)計(jì)起著重要的作用。文章在充分獲取調(diào)查某三線城市城區(qū)交通現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合函數(shù)法、福萊特法和馬爾可夫鏈法三種方法模型，采用四階段法對(duì)該城區(qū)公交客流進(jìn)行預(yù)測(cè)，并運(yùn)用交通規(guī)劃軟件TransCAD得到各交通小區(qū)間的公交發(fā)生量、吸引量以及公交出行期望線圖，為交通規(guī)劃管理者和決策者提供科學(xué)的理論依據(jù)，具有現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：公交客流預(yù)測(cè);TransCAD;四階段法

中圖分類號(hào)：F570??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Public transportation passenger flow prediction is an indispensable key link in the optimization of public transportation network， and it plays an important role in urban public transportation planning and design. On the basis of fully obtaining and investigating the current status of urban traffic in a third-tier city， this paper combines the function method， the Frator method and the Markov chain method to predict the urban bus passenger flow using a four-stage method and uses traffic planning software TransCAD obtains the bus production， attraction volume and bus travel desire line diagrams between traffic districts， and provides scientific theoretical basis for traffic planning managers and decision makers， which has practical significance.

Key words： bus passenger flow forecast; TransCAD; four-stage method

0? 引? 言

當(dāng)前我國(guó)城市化發(fā)展迅速，城市人口增長(zhǎng)逐漸呈現(xiàn)出高度密集的趨勢(shì)，小汽車保有量也在持續(xù)增加。這一系列現(xiàn)狀導(dǎo)致城市土地資源利用日漸緊張，城市道路資源的供需失衡所帶來的擁堵也日益顯現(xiàn)。優(yōu)先并大力發(fā)展公共交通是解決道路供需矛盾的根本途徑[1-2]。

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)大城市的平均公交分擔(dān)率不到40%，而中小城市只有約10%，大部分城市仍然還存在著公共交通運(yùn)行效率低、資源配置不合理的情況，公共交通的服務(wù)水平以及舒適度根據(jù)調(diào)查顯示也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能讓人滿意[3]。究其原因，當(dāng)前公共交通路線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃并不夠合理，包括公交覆蓋率低、準(zhǔn)時(shí)性差、換乘次數(shù)頻繁等。因此，提高公共交通吸引力，高效合理利用道路資源，構(gòu)建科學(xué)的公交路網(wǎng)，對(duì)緩解城市交通壓力有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。

公交客流預(yù)測(cè)，是進(jìn)行公交線網(wǎng)優(yōu)化的重要前提，它能夠?yàn)閮?yōu)化過程提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)支撐，為道路的管理者和建設(shè)者提供理論依據(jù)。公交客流預(yù)測(cè)是通過交通系統(tǒng)及其相關(guān)外部系統(tǒng)的歷史和現(xiàn)狀交通信息，對(duì)未來的公交客流進(jìn)行判斷和決策，探索未來公交客流需求發(fā)展規(guī)律的過程，是線網(wǎng)優(yōu)化中必不可少的環(huán)節(jié)[4]。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果可以得出未來年交通小區(qū)間的交通出行、分布交通發(fā)生量和吸引量等數(shù)據(jù)，使公交線網(wǎng)優(yōu)化方案具有科學(xué)性和合理性。本文采用了經(jīng)典四階段法進(jìn)行預(yù)測(cè)并建立模型，利用 TransCAD軟件進(jìn)行繪圖并可視化，希望對(duì)城市交通建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展起到一定的理論指導(dǎo)作用。

1? 公交客流預(yù)測(cè)模型建立

1.1? 技術(shù)路線

本文采用四階段法進(jìn)行公交客流預(yù)測(cè)，首先進(jìn)行一系列基礎(chǔ)數(shù)據(jù)調(diào)查，對(duì)居民人口包括常住人口、流動(dòng)人口，以及出行方式等進(jìn)行調(diào)查，獲取當(dāng)前居民出行現(xiàn)狀的信息，進(jìn)行交通生成預(yù)測(cè)獲得各交通小區(qū)的居民全方式出行的發(fā)生量與吸引量;然后利用出行分布模型進(jìn)行出行分布預(yù)測(cè)，獲得居民全方式出行的中區(qū)OD數(shù)據(jù)表;再通過交通方式劃分獲得各交通小區(qū)之間的公交客流發(fā)生量與吸引量，得到未來年交通中區(qū)公交期望線圖，可以以此作為公交線網(wǎng)優(yōu)化的理論依據(jù)進(jìn)行交通分配。預(yù)測(cè)過程中全程利用交通規(guī)劃軟件TransCAD來實(shí)現(xiàn)，并繪制出相應(yīng)的效果圖。技術(shù)路線如圖1所示。

1.2? 四階段法預(yù)測(cè)模型

1.2.1? 交通出行生成預(yù)測(cè)模型

居民出行生成是四階段法預(yù)測(cè)客流量的第一步，交通出行生成預(yù)測(cè)包括兩部分即交通出行發(fā)生量與交通出行吸引量，它是通過當(dāng)前和過去的交通道路系統(tǒng)以及其外部系統(tǒng)，根據(jù)客觀資料和歷史經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行邏輯分析判斷，來尋找未來交通系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì)的一個(gè)過程。本文采用函數(shù)法，將路網(wǎng)圖以交通小區(qū)為單位進(jìn)行預(yù)測(cè)，建立交通小區(qū)出行發(fā)生量和吸引量與土地利用、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、居民個(gè)人及家庭屬性等變量的定量關(guān)系，根據(jù)不同的屬性數(shù)據(jù)建立回歸方程模型，能較為準(zhǔn)確的應(yīng)用于未來出行的計(jì)算中，借此來推算出未來年各個(gè)交通小區(qū)之間的交通發(fā)生量和吸引量。函數(shù)法模型如下：

O=b+bx+bx+…?????????????????????????????????????????? （1）

2.1.1? 交通小區(qū)及中區(qū)劃分

依據(jù)該城市總體規(guī)劃資料，根據(jù)交通小區(qū)劃分原則以及充分考慮城市市域面積和地形特征，將城市區(qū)域劃分為7個(gè)交通中區(qū)和59個(gè)交通小區(qū)如圖2、圖3所示。

2.1.2? 出行方式分布

本文以交通小區(qū)為基礎(chǔ)對(duì)各小區(qū)的居民全方式出行發(fā)生量和吸引量進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過調(diào)查的方式獲得居民出行分布數(shù)據(jù)如圖4所示。

2.1.3? 人口預(yù)測(cè)

根據(jù)當(dāng)前研究區(qū)域人口數(shù)量分布，采用前文函數(shù)法結(jié)合TransCAD軟件進(jìn)行線性回歸方程分析結(jié)果，得出未來年人口分布圖如圖5至圖7所示。

2.2? 交通出行生成預(yù)測(cè)

根據(jù)城區(qū)人口增長(zhǎng)情況，運(yùn)用函數(shù)法進(jìn)行未來特征年人口預(yù)測(cè)，并在現(xiàn)狀居民出行生成基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)未來年交通出行生成量和吸引量。根據(jù)該城區(qū)歷年統(tǒng)計(jì)資料及調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用TransCAD軟件，可獲得現(xiàn)狀與各特征年的居民出行發(fā)生量與吸引量示意圖如圖8至圖13所示。

2.3? 交通出行分布預(yù)測(cè)

在上一步出行生成預(yù)測(cè)階段，獲得了特征年各交通小區(qū)的出行產(chǎn)生量與吸引量，這些數(shù)據(jù)能夠直觀反映研究區(qū)域的出行總體水平。但對(duì)于交通規(guī)劃的決策者來講，還需要進(jìn)一步考慮各小區(qū)間的出行交換量，即出行分布量?；谠撌型暾幕闛D表，且未來的分布模式（主要受小區(qū)用地性質(zhì)、人口等影響）變化不會(huì)很大，故采用福萊特法進(jìn)行預(yù)測(cè)各特征年的各小區(qū)間出行交換量。利用TransCAD得到未來年中區(qū)OD表及居民出行期望線圖如圖14至圖16所示。

2.4? 交通方式劃分

根據(jù)馬爾可夫鏈法，通過居民出行調(diào)查問卷及聽取有關(guān)專家建議獲得各種方式一步轉(zhuǎn)移矩陣P，得到某市城市各特征年的居民出行方式劃分如表1所示，依據(jù)某市城市居民全方式出行總量預(yù)測(cè)值，可獲得各特征年的公交出行總量如表2所示，以及根據(jù)實(shí)際調(diào)查確定公交出行比例隨出行距離變化圖如圖17所示。

由以上圖表調(diào)查研究數(shù)據(jù)，以及上一步交通分布預(yù)測(cè)居民全方式出行OD可獲得各未來年公交出行OD，依此確定各年公交出行中區(qū)OD表，獲得各年小區(qū)公交出行發(fā)生吸引量如圖18至圖20所示，利用TransCAD繪制各年公交出行中區(qū)期望線圖如圖21至圖23所示。由期望線圖可以直觀的看出預(yù)測(cè)得到的未來年各交通區(qū)域間的公交出行狀況，可以作為公交線網(wǎng)優(yōu)化的一個(gè)理論參考。

3? 結(jié)束語(yǔ)

本文運(yùn)用四階段法通過TransCAD軟件對(duì)公交客流進(jìn)行預(yù)測(cè)。在調(diào)查獲取交通現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用函數(shù)法線性回歸模型預(yù)測(cè)得到居民全方式出行發(fā)生量與吸引量;運(yùn)用福萊特法建立模型，得到居民全方式出行OD表;運(yùn)用馬爾可夫鏈法，預(yù)測(cè)得到未來年交通小區(qū)間公交出行OD矩陣，最后通過算例證明模型方法對(duì)于TransCAD軟件的適用性。但是由于我國(guó)交通混合影響因素巨大，交通條件十分復(fù)雜，仍需要結(jié)合實(shí)際國(guó)情和交通狀況不斷調(diào)整、修正參數(shù)來提高預(yù)測(cè)的精確性。

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