交通規(guī)劃理論與方法課程設(shè)計--某市四縣公路網(wǎng)交通需求預(yù)測

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、課程設(shè)計題目2</p><p>　　二、課程設(shè)計目的2</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容3</b></p><p>　　3.1交通生成預(yù)測3</p><p>　　3.2交通方式劃分3<

2、/p><p>　　3.3交通分布預(yù)測3</p><p>　　3.4交通分配預(yù)測3</p><p><b>　　四、成果要求3</b></p><p><b>　　五、正文4</b></p><p>　　5.1交通生成預(yù)測4</p><p>　　5

3、.1.1理論知識4</p><p>　　5.1.2計算過程6</p><p>　　5.1.4預(yù)測結(jié)果匯總表11</p><p>　　5.2交通方式劃分12</p><p>　　5.2.1換算基礎(chǔ)資料12</p><p>　　5.2.2計算過程12</p><p>　　5.2.3預(yù)測結(jié)

4、果匯總表12</p><p>　　5.3交通分布預(yù)測14</p><p>　　5.3.1理論知識14</p><p>　　5.3.2計算過程14</p><p>　　5.3.3預(yù)測結(jié)果匯總表21</p><p>　　5.4交通分配預(yù)測22</p><p>　　5.4.1理論知識22

5、</p><p>　　5.4.2計算過程24</p><p>　　5.4.3預(yù)測結(jié)果匯總圖28</p><p>　　六、 參考文獻(xiàn)28</p><p>　　七、 設(shè)計心得28</p><p><b>　　八、 附錄30</b></p><p>　　交通規(guī)劃理論與方

6、法課程設(shè)計說明書</p><p><b>　　一、課程設(shè)計題目</b></p><p>　　某市四縣公路網(wǎng)交通需求預(yù)測</p><p><b>　　二、課程設(shè)計目的</b></p><p>　　1、通過本課程設(shè)計，熟悉并加深交通規(guī)劃中交通需求預(yù)測四步驟的基本理論，培養(yǎng)綜合分析及處理實際問題的能力。&

7、lt;/p><p>　　2、通過本課程設(shè)計提高借助Excel軟件輔助計算的計算機(jī)基本操作能力，為以后走向工作崗位打好基礎(chǔ)。</p><p><b>　　三、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p><b>　　3.1交通生成預(yù)測</b></p><p>　　綜合交通需求生成預(yù)測是指根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，對規(guī)劃區(qū)

8、域及各交通分區(qū)的各類交通方式的總量的發(fā)生進(jìn)行預(yù)測。本次設(shè)計對某市的四個縣區(qū)交通量發(fā)生預(yù)測將綜合采用時間序列法中的指數(shù)平滑法及回歸分析法中的一元回歸分析。</p><p><b>　　3.2交通方式劃分</b></p><p>　　只考慮公路汽車交通，不考慮其他競爭方式?？瓦\(yùn)交通載客量按20人計算，貨運(yùn)交通載重量按10噸計算。</p><p>&

9、lt;b>　　3.3交通分布預(yù)測</b></p><p>　　根據(jù)交通方式劃分結(jié)果，確定各縣之間的交通分布量，即確定規(guī)劃年的OD矩陣。本次設(shè)計采用單約束重力模型進(jìn)行交通分布預(yù)測，模型中的待定系數(shù)事先給定，且有＝1。</p><p><b>　　3.4交通分配預(yù)測</b></p><p>　　根據(jù)交通分布預(yù)測的結(jié)果，將各縣區(qū)的交

10、通分布量分配至如圖1所示的公路網(wǎng)，本次設(shè)計采用多阻抗為常數(shù)的多路徑分配方法進(jìn)行交通分配。</p><p><b>　　四、成果要求</b></p><p>　　1、成果必須包括各個步驟詳細(xì)的計算過程；</p><p>　　2、四縣區(qū)公路網(wǎng)流量簡圖，其中包括各條線路往返兩個方向的交通分配結(jié)果。</p><p><b&

11、gt;　　五、正文</b></p><p>　　交通需求量預(yù)測是交通規(guī)劃的核心內(nèi)容之一，是決定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、斷面結(jié)構(gòu)等的依據(jù)，內(nèi)容包括交通生成預(yù)測（第一階段）、交通分布（第二階段）、交通方式劃分（第三階段）、交通量分配（第四階段），通常被稱作四階段預(yù)測法。四階段法是目前經(jīng)典的方法，在實際工程項目中得到了廣泛的應(yīng)用。本次課程設(shè)計，筆者利用四階段法預(yù)測了四個縣城之間公路網(wǎng)的交通需求流量。由于做公路網(wǎng)需求預(yù)測時

12、，主要是汽車這種出行方式，不考慮非機(jī)動車、行人、公交車等其他出行方式，所以本次設(shè)計將交通方式劃分這一階段放到第二階段，只考慮客車和貨車兩種車型，換算成當(dāng)量小客車，以此為各小區(qū)之間的交通需求依據(jù)進(jìn)行交通分布預(yù)測和交通分配預(yù)測。</p><p><b>　　5.1交通生成預(yù)測</b></p><p><b>　　5.1.1理論知識</b></p

13、><p>　　交通生成預(yù)測是交通需求預(yù)測四階段預(yù)測中的第一階段，是交通需求分析工作中最基本的部分之一，本階段的任務(wù)是利用現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)資料預(yù)測2020年的客貨運(yùn)生成量。</p><p>　　分析現(xiàn)狀的資料，可知現(xiàn)有的數(shù)據(jù)有1990年—2000年的生產(chǎn)總值以及1990年—2000年的客運(yùn)量和貨運(yùn)量，決定采用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)模型對規(guī)劃年（2020年）的客運(yùn)量和貨運(yùn)量的需求進(jìn)行預(yù)測，即根據(jù)2020年的生產(chǎn)總

14、值推算2020年的客、貨運(yùn)量。具體方法是首先采用時間序列預(yù)測方法中的二階指數(shù)平滑法對2020年的生產(chǎn)總值進(jìn)行預(yù)測，然后分別建立生產(chǎn)總值與客運(yùn)量、生產(chǎn)總值與貨運(yùn)量的一元線性回歸方程，通過2020年的生產(chǎn)總值推算2020年的客、貨運(yùn)量。下面將具體介紹一下二階指數(shù)平滑法和一元線性回歸分析法這兩種方法。</p><p><b>　　指數(shù)平滑法</b></p><p>　　指數(shù)

15、平滑法認(rèn)為，對象指標(biāo)未來的發(fā)展與它過去和現(xiàn)狀的狀況密切相關(guān)，故可以用它的歷史數(shù)據(jù)預(yù)測未來的值。在用預(yù)測對象指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測時，對各個時間階段的數(shù)據(jù)并不同等看待，而是賦予近期數(shù)據(jù)較大的權(quán)值，事實上，這是符合實際的，有利于提高預(yù)測的精度。根據(jù)這一思想構(gòu)造的指數(shù)平滑公式為：</p><p>　?。?-1-1） </p><p>　　式中： ：一階平滑值，上標(biāo)（1）表示平滑

16、的階數(shù)為一階，如果標(biāo)（2）則為二階；</p><p>　　：對象指標(biāo)的第t期的觀測值；</p><p>　　：平滑系數(shù)，0<<1</p><p>　　一階指數(shù)平滑法可以預(yù)測到現(xiàn)有年限的下一年，而現(xiàn)有生產(chǎn)總值的年限是2000年，其只能預(yù)測到2001年，故需二階指數(shù)平滑法對其進(jìn)行預(yù)測，二階指數(shù)平滑法可以進(jìn)行跨年預(yù)測，實現(xiàn)對2020年生產(chǎn)總值的預(yù)測。</

17、p><p>　　為了提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，用二階指數(shù)平滑法計算在0.1~0.9情況下所有值，平均絕對誤差最小的為需要采用的對應(yīng)下的二階指數(shù)平滑值，二階指數(shù)平滑法計算公式如下：</p><p><b>　?。?-1-2）</b></p><p><b>　?。?-1-3）</b></p><p><b&

18、gt;　　平均絕對誤差：</b></p><p><b>　?。?-1-4）</b></p><p>　　式中： n為已有數(shù)據(jù)的年數(shù)，取11，其實各符號與上述一致。</p><p>　　根據(jù)一階、二階指數(shù)平滑預(yù)測值，利用二階指數(shù)平滑預(yù)測模型可預(yù)測2020年的生產(chǎn)總值，其公式：</p><p>　　5-1-5

19、 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　，本次設(shè)計取T=20</p><p>　　二次指數(shù)平滑法只適用于觀測發(fā)布呈線性狀的情形，它預(yù)測出來的結(jié)果也是呈線性發(fā)展的。當(dāng)觀測分布呈曲線狀時，上述二次指數(shù)平滑法就不適用了，應(yīng)該用更高階的模型進(jìn)行預(yù)測。</p><p><b>

20、　　回歸分析法</b></p><p>　　采用一元線性的回歸方法，分別建立生產(chǎn)總值與客運(yùn)量、生產(chǎn)總值與貨運(yùn)量的一元線性回歸方程，根據(jù)2020年的生產(chǎn)總值推算2020年的客、貨運(yùn)量。</p><p>　　一元線性回歸方程為：</p><p>　　y=ax+b (5-1-6)</p>&l

21、t;p>　　式中：x：每年的生產(chǎn)總值</p><p>　　Y：對應(yīng)年的客貨運(yùn)量 </p><p><b>　　a,b：常系數(shù)</b></p><p><b>　　5.1.2計算過程</b></p><p>　　已知A、B、C、D四縣交通量基礎(chǔ)數(shù)

22、據(jù)的OD表，以A縣為例，首先預(yù)測A縣2020年的生產(chǎn)總值，其他各縣以此類推。</p><p>　　生產(chǎn)總值的實際觀測值隨年份變化如圖1所示。</p><p>　　圖1 各年的生產(chǎn)總值</p><p>　　由圖5-1可得各年的數(shù)據(jù)基本呈線性分布，故可以采用二階指數(shù)平滑法對規(guī)劃年的生產(chǎn)總值進(jìn)行預(yù)測。</p><p>　　步驟一：根據(jù)A縣的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

23、進(jìn)行一階指數(shù)平滑預(yù)測。公式為：</p><p><b>　?。?-1-7）</b></p><p>　　利用Excel計算結(jié)果見表5-1。</p><p>　　步驟二：根據(jù)A縣各年的生產(chǎn)總值的現(xiàn)狀數(shù)據(jù)以及一階指數(shù)平滑值，繼續(xù)進(jìn)行二階指數(shù)平滑預(yù)測。公式為：</p><p><b>　?。?-1-8）</b&

24、gt;</p><p>　　利用Excel計算結(jié)果見表5-2。</p><p>　　步驟三：計算二階指數(shù)平滑法與實際值的平均誤差，計算式為</p><p><b>　?。?-1-9）</b></p><p>　　計算結(jié)果見表5-3和圖2所示：</p><p>　　表5-3 各平滑系數(shù)對應(yīng)的平均誤差

25、值 </p><p>　　表5-1 A縣各年的一階指數(shù)平滑值</p><p>　　表5-2 A縣各年的二階指數(shù)平滑值</p><p>　　圖2 不同平滑系數(shù)的生產(chǎn)總值預(yù)測值與現(xiàn)狀實際值</p><p>　　根據(jù)表5-3和圖2可得，時，平均誤差值最小，故選用時的二階指數(shù)平滑法對生產(chǎn)總值進(jìn)行。</p><

26、p>　　步驟四：根據(jù)二階指數(shù)平滑預(yù)測公式求規(guī)劃年的生產(chǎn)總值。根據(jù)公式：</p><p>　　5-1-10 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　將2000年得到的代入公式5-1-10，得到</p><p>　　故未來生產(chǎn)總值的二階指數(shù)平滑預(yù)測公式為：</p>

27、<p><b>　　5-1-11</b></p><p>　　當(dāng)T=20時，2020年的生產(chǎn)總值為</p><p>　　步驟五：建立生產(chǎn)總值與客貨運(yùn)量的一元線性回歸方程</p><p>　　首先分析生產(chǎn)總值與客運(yùn)量、貨運(yùn)量的相關(guān)系數(shù)，分別為0.9586以及0.9500，可見生產(chǎn)總值與客、貨運(yùn)量呈高度的正線性相關(guān)關(guān)系，故可以采用一元

28、線性回歸函數(shù)對其進(jìn)行擬合。利用Excel分別對生產(chǎn)總值與客運(yùn)量、生產(chǎn)總值與貨運(yùn)量進(jìn)行擬合，得到客運(yùn)量、貨運(yùn)量的預(yù)測方程分別為式5-1-12與5-1-13：</p><p>　　y=0.001632x+264.3666 5-1-12</p><p>　　y=0.000528x+233.5191 5-1-13&

29、lt;/p><p>　　擬合度R2分別為0.919與0.902，預(yù)測方程的精度良好。</p><p>　　將A現(xiàn)場的生產(chǎn)總值x=2477529.602代入可得2020年A現(xiàn)場的客運(yùn)量為4307.6949萬人，貨運(yùn)量為1541.6547萬噸。</p><p>　　5.1.3預(yù)測結(jié)果匯總表</p><p>　　按照相同方法，求得各縣城2020年的生產(chǎn)

30、總值見表5-4所示，具體計算結(jié)果參加附錄。</p><p>　　表5-4 各縣城2020年的生產(chǎn)總值</p><p>　　求得各縣城客、貨運(yùn)量的一元線性回歸方程以及2020年客、貨運(yùn)量的預(yù)測值見表5-5所示：</p><p>　　表5-5 四縣2020年客貨運(yùn)量預(yù)測值</p><p><b>　　5.2交通方式劃分</b&

31、gt;</p><p>　　5.2.1換算基礎(chǔ)資料</p><p>　　交通方式劃分（Modal Split）就是出行者出行選擇交通工具的比例，它以居民出行調(diào)查的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究人們出行時的交通方式選擇行為，建立模型從而預(yù)測基礎(chǔ)設(shè)施或服務(wù)等條件變化時，交通方式間交通需求的變化。</p><p>　　換算的基礎(chǔ)資料是上一步預(yù)測出的A、B、C、D四縣客、貨運(yùn)量預(yù)測值，即

32、表5-5。.本次課設(shè)是做公路網(wǎng)需求預(yù)測，主要是汽車這種出行方式，不考慮非機(jī)動車、行人、公交車等其他出行方式，故交通方式劃分這一步驟可以直接將客貨運(yùn)量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)小客車進(jìn)行計算。</p><p><b>　　5.2.2計算過程</b></p><p>　　同樣以A縣城的交通方式劃分為例，將以“人”為單位的客運(yùn)量及以“噸”為單位的貨運(yùn)量轉(zhuǎn)化為以車輛為單位的標(biāo)準(zhǔn)小客車交通量，

33、公式如下：</p><p>　　5-2-1 </p><p>　　5-2-2 </p><p>　　根據(jù)上述公式可求A縣城的標(biāo)準(zhǔn)小客車</p><p>　　5.2.3預(yù)測結(jié)果匯總表</p>&

34、lt;p>　　同理可求其他縣城換算成當(dāng)量小客車的數(shù)量，匯總表見表5-6</p><p>　　表5-6 換算后的四縣標(biāo)準(zhǔn)小客車數(shù)量匯總表</p><p>　　上表得到規(guī)劃年各縣城的年交通發(fā)生量，為求得規(guī)劃年的交通吸引量，可以根據(jù)總量控制法從現(xiàn)狀的交通吸引量推得規(guī)劃年的交通吸引量。即：</p><p><b>　　5-2-3</b></

35、p><p>　　代入數(shù)值得規(guī)劃年各縣的交通吸引量如下：</p><p>　　各區(qū)將來的出行發(fā)生量和吸引量見表6-7所示：</p><p>　　表5-7 各區(qū)將來的出行發(fā)生量和吸引量（單位：量）</p><p><b>　　5.3交通分布預(yù)測</b></p><p><b>　　5.3.1理論

36、知識</b></p><p>　　交通的分布預(yù)測是把交通的發(fā)生與吸引量預(yù)測獲得的各小區(qū)的出行量轉(zhuǎn)換成小區(qū)之間的空間OD量，即OD矩陣。根據(jù)交通方式劃分結(jié)果，確定各縣之間的交通分布量，即確定規(guī)劃年的OD矩陣。</p><p>　　計算交通分布預(yù)測主要有增長系數(shù)法和重力模型法兩大類方法，考慮到重力模型在直觀上容易理解，能考慮路網(wǎng)的變化和土地利用對人們出行產(chǎn)生的影響，能比較敏感地反映

37、交通小區(qū)之間行駛時間變化的情況，適用于進(jìn)行中長期預(yù)測等優(yōu)點(diǎn)，本次設(shè)計計劃采用重力模型法進(jìn)行交通分布預(yù)測。</p><p>　　本次設(shè)計采用重力模型法中應(yīng)用較為廣泛的單約束重力模型中的美國公路局重力模型（B.P.R.模型）進(jìn)行交通分布預(yù)測，該模型的公式為：</p><p><b>　　5-3-1</b></p><p>　　式中Kij——調(diào)整系數(shù)

38、，其計算公式為：</p><p><b>　　5-3-2</b></p><p>　　其中——i小區(qū)到j(luò)小區(qū)的實際分布交通量與計算分布交通量之比，</p><p>　　Yij——i小區(qū)到j(luò)小區(qū)的實際分布交通量與i小區(qū)的出行發(fā)生量之比。</p><p>　　該模型能夠滿足出行產(chǎn)生約束條件，即，并引入了交通調(diào)整系數(shù)Kij。計

39、算時，首先用與烏爾西斯模型模型相同的方法試算出待定系數(shù)，再計算出計算分布交通量以及交通調(diào)整系數(shù)Kij ，從而確定BPR模型，計算qij的未來值。最后判斷計算得到的交通分布量是否滿足約束條件，如果不滿足則需要利用某種增長系數(shù)法進(jìn)行反復(fù)迭代計算，直至收斂。由于佛尼斯法的計算相對簡單，收斂速度相對較快，本次設(shè)計采用佛尼斯法對重力模型計算所得到的OD矩陣?yán)^續(xù)進(jìn)行反復(fù)迭代，直至滿足收斂標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b&g

40、t;　　5.3.2計算過程</b></p><p>　　利用烏爾希斯模型標(biāo)定</p><p>　　Step 1.用某一指標(biāo)（平均行程時間）作為控制目標(biāo)，通過用計算和實際調(diào)查所得誤差比較確定。首先給定一個初值，令=1 。</p><p>　　Step 2.從模型中得到現(xiàn)狀出行量的理論值。其中與分別是現(xiàn)狀實際小區(qū)i的總發(fā)生量以及小區(qū)j的總吸引量。是交通阻抗函

41、數(shù)當(dāng)待定系數(shù)=1時的形式，稱為行約束系數(shù)。根據(jù)給定的交通阻抗分布表Cij利用excel計算可得交通阻抗函數(shù)如表5-7所示：</p><p>　　表5-7 交通阻抗函數(shù)分布表</p><p>　　以及現(xiàn)狀實際OD量代入烏爾西斯模型，計算可得現(xiàn)狀理論OD分布表如表5-8所示：</p><p>　　表5-8 現(xiàn)狀理論OD分布表（單位：輛）</p><p

42、>　　Step 3.計算現(xiàn)狀實際OD分布表的平均行程時間以及現(xiàn)狀理論OD分布表的平均行程時間，其中</p><p><b>　　5-3-3</b></p><p><b>　　5-3-4</b></p><p>　　利用excel求得實際OD分布表的平均行程時間，理論OD分布表的平均行程時間。</p>

43、<p>　　Step 4.計算相對誤差</p><p>　　Step 5.成立，接受關(guān)于值的假設(shè)，試算法標(biāo)定系數(shù)結(jié)束。</p><p>　　利用烏爾西斯模型計算</p><p>　　計算的方法與標(biāo)定的方法相同，把代入烏爾西斯模型得計算分布交通量為表5-9所示：</p><p>　　表5-9 計算分布交通量（單位：輛）</p&g

44、t;<p><b>　　計算Kij</b></p><p>　　要計算調(diào)整系數(shù)Kij，首先必須計算和Yij的值。其中是i小區(qū)到j(luò)小區(qū)的實際分布交通量與計算分布交通量之比，Yij是i小區(qū)到j(luò)小區(qū)的實際分布交通量與i小區(qū)的出行發(fā)生量之比。且實際分布交通量和計算分布交通量分別用現(xiàn)狀實際交通量值和現(xiàn)狀計算交通量來進(jìn)行計算。計算得到的和Yij的值見表5-10和表5-11所示：</p

45、><p>　　表5-10 的計算結(jié)果匯總表</p><p>　　表5-11 Yij的計算結(jié)果匯總表</p><p>　　把的值和Yij的值代入公式：</p><p><b>　　5-3-5</b></p><p>　　可得調(diào)整系數(shù)Kij。計算結(jié)果如表5-12所示。</p><p

46、>　　表5-12 調(diào)整系數(shù)Kij的計算結(jié)果匯總表</p><p>　　確定BPR模型，計算qij未來值。</p><p>　　未來年的交通量的計算公式如下：</p><p><b>　　5-3-4</b></p><p>　　把未來年的交通生成量Oi、交通吸引量Dj以及上表中計算得到的的值和Yij的值代入公式，得

47、到未來年的OD表，如表5-13所示：</p><p>　　表5-13 未來年的OD預(yù)測表</p><p>　　得到的OD矩陣行約束滿足誤差條件，列約束則不滿足：</p><p>　　增長系數(shù)的誤差不是均在1%之內(nèi)，故需要用增長系數(shù)法繼續(xù)進(jìn)行迭代</p><p>　　利用佛尼斯法進(jìn)行迭代</p><p>　　進(jìn)行第一次

48、迭代，令所有FDj=1，求滿足約束條件的發(fā)生增長系數(shù)，計算公式為：</p><p><b>　　5-3-5</b></p><p>　　由于單約束重力模型的計算結(jié)果滿足行約束，所以</p><p><b>　　，即</b></p><p>　　用原矩陣乘以發(fā)生增長系數(shù)，矩陣的值不變，仍如表5-14所

49、示：</p><p>　　表5-14 第一次迭代計算OD表</p><p>　　以表5-14為基礎(chǔ)，進(jìn)行第二次迭代，先求吸引增長系數(shù)</p><p>　　用表-14分布交通量乘以吸引增長系數(shù)，得到新的分布交通量如表5-15所示：</p><p>　　表5-15 第二次迭代計算中間OD表</p><p>　　由于不滿足

50、收斂判定標(biāo)準(zhǔn)，以表5-15為基礎(chǔ)，求發(fā)生增長系數(shù)：</p><p>　　用表5-15所示的分布交通量乘以發(fā)生增長系數(shù)，得到新的分布交通量如表5-16所示：</p><p>　　表5-16 第二次迭代計算OD表</p><p>　　以表5-16為基礎(chǔ)，進(jìn)行第三次迭代，先求吸引增長系數(shù)</p><p>　　用表5-16所示的分布交通量乘以吸引增

51、長系數(shù)，得到新的分布交通量如表5-17所示：</p><p>　　表5-17 第二次迭代計算中間OD表</p><p>　　以表5-17為基礎(chǔ)，求發(fā)生增長系數(shù)：</p><p>　　滿足設(shè)定的收斂標(biāo)準(zhǔn)1%，用發(fā)生增長系數(shù)乘以上表，得到新的分布交通量如表5-18所示</p><p>　　表5-17 第三次迭代計算OD表</p>

52、<p>　　以表5-17為基礎(chǔ)，求吸引增長系數(shù)：</p><p>　　根據(jù)判定標(biāo)準(zhǔn)，第三次迭代過程中的發(fā)生增長系數(shù)與吸引增長系數(shù)均滿足設(shè)定的收斂標(biāo)準(zhǔn)1%，停止迭代，表5-17即為所求將來分布交通量。</p><p>　　5.3.3預(yù)測結(jié)果匯總表</p><p>　　表5-18即為交通分布的最終結(jié)果，即各縣城規(guī)劃年的OD交通量。</p>&l

53、t;p>　　表5-18 各縣城交通分布OD預(yù)測表</p><p><b>　　5.4交通分配預(yù)測</b></p><p><b>　　5.4.1理論知識</b></p><p>　　交通流分配，就是將預(yù)測得出的交通小區(qū)i和交通小區(qū)j之間的分布（或OD）交通量，根據(jù)已知的道路網(wǎng)描述，按照一定的規(guī)則符合實際地分配到路網(wǎng)

54、中的各條道路上去，進(jìn)而求出路網(wǎng)中各路段a的交通流量。一般的道路網(wǎng)中，兩點(diǎn)之間有分多條道路，如何將OD交通量正確合理地分配到O與D之間的各條道路上即是交通流分配要解決的問題。本次設(shè)計采用阻抗為常數(shù)的多路徑分配方法進(jìn)行交通分配。阻抗為常數(shù)的多路徑分配方法有兩種方法：Logit方法和Probit方法。本次設(shè)計采用Logit方法，并用Dial算法對模型進(jìn)行求解。</p><p>　　Dial算法具有下列特點(diǎn)：</p

55、><p>　　（1）認(rèn)為道路認(rèn)為道路利用者不是在出發(fā)點(diǎn)就決定選擇哪條徑路，而是在出行過程中的每一個節(jié)點(diǎn)都做一次關(guān)于下一步選擇哪條路段走向目的地的選擇，即真正選擇的不是徑路，而是路段。</p><p>　?。?）道路利用者在一個節(jié)點(diǎn)處選擇路段時，并不是以該節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)的每個路段都考慮，只有那些“有效路段”才可能被選擇到。</p><p>　　有效路段的定義是：當(dāng)路段（i,j

56、）的上游端點(diǎn)i比下游端點(diǎn)j離起點(diǎn)r近，而且i比j離終點(diǎn)s遠(yuǎn)，則該路段為有效路段。由有效路段組成的徑路稱為有效徑路。</p><p>　　Dial算法的具體步驟如下：</p><p>　　步驟1 初始化。確定有效路段和有效徑路。</p><p>　　計算從起點(diǎn)r到所有節(jié)點(diǎn)的最小阻抗，記為r（i）；</p><p>　　計算從所有節(jié)點(diǎn)到終點(diǎn)s的最

57、小阻抗，記為s（i）；</p><p>　　定義Qi 為路段起點(diǎn)為i的路段終點(diǎn)的集合；</p><p>　　定義Di 為路段終點(diǎn)為i的路段起點(diǎn)的集合；</p><p>　　對每個路段（i,j），根據(jù)下式計算路段似然值L（i,j）（此時通常假定參數(shù)b=1）：</p><p><b>　　5-4-1</b></p&g

58、t;<p>　　由該公式可知，凡是似然值等于0的路段都是不合理的路段，不應(yīng)該考慮包含它們的徑路；凡是似然值大于0的路段都可以考慮包含在有效徑路中；當(dāng)某徑路包含所有路段的似然值都等于1時，該徑路必然是最小阻抗徑路。</p><p>　　Dial算法中的初始化過程，實質(zhì)就是確保出行量分配在使其有效地遠(yuǎn)離其起始節(jié)點(diǎn)的徑路上，那些“走回頭路”的徑路將被剔除掉。</p><p>　　步

59、驟2 從起點(diǎn)r開始按照r（i）上升的順序，向前計算路段權(quán)重。</p><p>　　從起點(diǎn)r開始，按照r（i）上升的順序依次考慮每個節(jié)點(diǎn)，計算離開它的所有路段的權(quán)重值，對于節(jié)點(diǎn)i，其權(quán)重W（i,j），j∈Oi 的計算公式為：</p><p><b>　　5-4-2</b></p><p>　　步驟3 從終點(diǎn)s開始，按照s（j）的上升的順序，向后計

60、算路段交通量。</p><p>　　從終點(diǎn)s開始，按照s（j）的上升的順序依次考慮每個節(jié)點(diǎn)，對每個節(jié)點(diǎn)，計算進(jìn)入它的所有路段的交通量，對于節(jié)點(diǎn)j，其交通量的計算</p><p><b>　　公式為：</b></p><p><b>　　5-4-3</b></p><p>　　當(dāng)達(dá)到起點(diǎn)r，即j=r時

61、停止計算。同時整個算法結(jié)束。式中表示從起點(diǎn)r到終點(diǎn)s的OD交通量，方括號內(nèi)的交通量之和是指節(jié)點(diǎn)j的所有下游路段上的交通量之和，它們應(yīng)該先于路段（i,j）上的交通量事先已經(jīng)被計算出來，所以節(jié)點(diǎn)的考慮順序是十分重要的。</p><p><b>　　5.4.2計算過程</b></p><p>　　以A、D兩縣之間的OD點(diǎn)對為例，以A為起點(diǎn)，D為終點(diǎn)，預(yù)測兩縣之間的交通量分配

62、。現(xiàn)狀的交通網(wǎng)絡(luò)圖見圖3。</p><p>　　圖3 現(xiàn)狀的交通網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　途中的數(shù)字代表縣區(qū)之間的平均行程時間。下面將用Dial算法具體求解這個交通分配問題。</p><p>　　1.初始化，確定有效路段和有效徑路。</p><p>　　根據(jù)最短路算法，求出所有的r(i)和s(i)的值.</p><p&g

63、t;　　根據(jù)Dijkstra法計算圖4所示路網(wǎng)從節(jié)點(diǎn)A到節(jié)點(diǎn)D的最短路徑</p><p>　　步驟一 給定起點(diǎn)A的P標(biāo)號：P[A]=0，其他節(jié)點(diǎn)標(biāo)上T標(biāo)號：T1（B）=T1（C）=T1（D）=。</p><p>　　步驟二 節(jié)點(diǎn)A剛得到P標(biāo)號。節(jié)點(diǎn)B、C、D與A相鄰，且均為T標(biāo)號，修改這兩點(diǎn)的T標(biāo)號。</p><p>　　T2（B）=min[T1(B)，P[A]+d

64、AB]=min[，0+45]=45</p><p>　　T2（C）=min[T1(C)，P[A]+dAc ]=min[，0+42]=42</p><p>　　T2（D）=min[T1(D)，P[A]+dAD]=min[，0+58]=58</p><p>　　在所有T標(biāo)號中，找出最小標(biāo)號。節(jié)點(diǎn)C為最小，即P[C]=T2(C)=42。</p><p&

65、gt;　　步驟三 節(jié)點(diǎn)C剛得到P標(biāo)號。節(jié)點(diǎn)B、D與C相鄰，且均為T標(biāo)號，修改這兩點(diǎn)的T標(biāo)號：</p><p>　　T3（B）=min[T(B)，P[C]+dCB]=min[45，42+48]=45</p><p>　　T3（D）=min[T(D)，P[C]+dCD]=min[58，42+50]=58</p><p>　　在所有T標(biāo)號中，找出最小標(biāo)號。節(jié)點(diǎn)B為最小，即

66、P[B]＝T3(B)=45。</p><p>　　步驟四 節(jié)點(diǎn)B剛得到P標(biāo)號，節(jié)點(diǎn)D與節(jié)點(diǎn)B相鄰，且為T標(biāo)號，修改該點(diǎn)的T標(biāo)號：</p><p>　　T4（D）=min[T(D)，P[B]+dBD]=min[58，45+33]=58</p><p>　　在所有T標(biāo)號中，節(jié)點(diǎn)D為最小，即P[D]＝T4(D)=58。</p><p>　　所有節(jié)點(diǎn)

67、均標(biāo)上了P標(biāo)號，計算結(jié)束。得到節(jié)點(diǎn)A到其他各點(diǎn)的最短阻抗（P標(biāo)號），如表5-19所示。</p><p><b>　　表5-19</b></p><p>　　同理，各點(diǎn)到D點(diǎn)的最小阻抗（P標(biāo)號）如表5-20所示。</p><p><b>　　表5-20</b></p><p>　　根據(jù)表5-19與表5

68、-20，得到所有的r(i)和s(i)值。如圖4所示</p><p>　　圖4 r(i)和s(i)</p><p>　　2.根據(jù)路段似然值公式，求出所有路段的似然值（此時設(shè)b=1）</p><p>　　求得的路段似然值L如圖5所示：</p><p><b>　　圖5 路段似然值L</b></p><p&

69、gt;　　根據(jù)上述結(jié)果可知從A點(diǎn)到D點(diǎn)并非5條徑路都是有效徑路，其中只有1條為有效徑路，即：。</p><p>　　3.從起點(diǎn)A開始按照r（i）上升的順序，向前計算路段權(quán)重W（i,j）。</p><p>　　節(jié)點(diǎn)A是起點(diǎn)，故W(A,B)=W(A,C)=W(A,D)=L(A,j)=1；</p><p>　　其他路段的似然值為0，根據(jù)其他節(jié)點(diǎn)的路段權(quán)重值的計算公式：&l

70、t;/p><p>　　可得W(B,C)=W(C,B)=W(C,D)=W(B,D)=0,停止權(quán)值計算。路段權(quán)重計算結(jié)果見圖6所示：</p><p><b>　　圖6路段權(quán)重W</b></p><p>　　從終點(diǎn)D開始，按照s(j)上升的順序，向后計算路段交通量。</p><p>　　D縣的交通量分配如圖7所示：</p&g

71、t;<p>　　圖7 AD縣交通分配圖</p><p>　　5.4.3預(yù)測結(jié)果匯總圖</p><p>　　同理，其它OD點(diǎn)對間的交通量分配預(yù)測方法與A、D兩縣的方法相同，最終得到的各個路段各個方向的交通流量結(jié)果標(biāo)注于路網(wǎng)簡圖中，見圖7所示：</p><p>　　圖7 四縣交通分配結(jié)果圖</p><p><b>　　參

72、考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]任福田.交通規(guī)劃原理[M].北京：中國鐵道出版社，2013</p><p>　　[2]劉燦齊.現(xiàn)代交通規(guī)劃學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2001</p><p>　　[3]黃海軍.城市交通網(wǎng)絡(luò)平衡分析理論與實踐[M].北京：人民交通出版社，1994</p><p>　　[4]喬秋生,徐慰

73、慈.城市交通規(guī)劃[M].北京：人民交通出版社</p><p><b>　　設(shè)計心得</b></p><p>　　緊張而又充實的一個禮拜很快就過去了，交通規(guī)劃課程設(shè)計告了一個段落?；厥走@一個禮拜的設(shè)計，還是有很多感想的。</p><p>　　首先是對公式的理解方面，我在學(xué)習(xí)《交通規(guī)劃原理》這門課時，很多公式都是自己推出來的，比如烏爾西斯模型的公式

74、、福萊特法的公式等，當(dāng)時感覺對公式的理解還是很深入的，重力模型法也沒有實際代入數(shù)值進(jìn)行計算。但本次課設(shè)，當(dāng)我做到重力模型那塊是，碰到了不少麻煩。不如說對阻抗函數(shù)的理解，當(dāng)阻抗為0時，阻抗函數(shù)我代入公式得到等于無窮大，用excel進(jìn)行計算時就出現(xiàn)了問題。后來找*老師交流了之后，發(fā)現(xiàn)是我對阻抗的理解存在著問題。進(jìn)行公路網(wǎng)預(yù)測時，同一縣城的阻抗函數(shù)也是0，而不是無窮大，也不是1或者其他什么，城市道路小區(qū)內(nèi)部可能存在阻抗，縣城內(nèi)部不存在公路，也

75、沒有阻抗?？梢娢移鋵崒降睦斫膺€是停留在比較死的階段，只會照搬書本的公式而不會結(jié)合實際問題進(jìn)行變通，這在今后的學(xué)習(xí)工作過程中是一個比較嚴(yán)重的問題。</p><p>　　其次，這次課程設(shè)計的公式編輯、表格制作以及排版也給我?guī)砹瞬簧俾闊?，可見我平時這方面的訓(xùn)練還并不夠多，操作并不熟練。</p><p>　　總體上，通過這次課程設(shè)計，我對交通需求預(yù)測的四個階段有了比較清晰的理解和把握，能夠自

76、己獨(dú)立地進(jìn)行簡單的四階段法的預(yù)測。但是實際問題往往比我們這個課程設(shè)計復(fù)雜的多，數(shù)據(jù)的得到也很不容易，我需要更加加強(qiáng)自己在軟件應(yīng)用方面的能力，比如TransCAD等軟件，這次做的比較倉促也沒有時間系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，以后等考完研了我準(zhǔn)備再好好學(xué)一下那個軟件。</p><p>　　這次課程設(shè)計的很多方面我做的并不完善，還請老師指正！</p><p><b>　　八、附錄</b>&

77、lt;/p><p>　　表1 B縣各年的一階指數(shù)平滑值</p><p>　　表2 C縣各年的一階指數(shù)平滑值</p><p>　　表3 D縣各年的一階指數(shù)平滑值</p><p>　　表4 B縣各年的二階指數(shù)平滑值</p><p>　　表5 C縣各年的二階指數(shù)平滑值</p><p>　　表6