高速公路運營期的交通量預(yù)測模型

許佳佳

(安徽三聯(lián)學(xué)院 交通工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

高速公路運營期的交通量預(yù)測模型

許佳佳

(安徽三聯(lián)學(xué)院 交通工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

通過分析高速公路交通量的變化規(guī)律，將高速公路運營期間的交通量預(yù)測分為三個階段，運用交通規(guī)劃軟件TransCAD對高速公路運營期的基年的交通量進行預(yù)測，將高速公路流量飽和前增長期內(nèi)的交通量分成趨勢交通量、轉(zhuǎn)移交通量和誘增交通量三部分分別進行預(yù)測，用彈性系數(shù)法和時間序列法兩種方法結(jié)合對其趨勢交通進行預(yù)測，用效用比例法確定分擔(dān)率對其轉(zhuǎn)移交通量進行預(yù)測，用生長曲線模型對誘增交通量進行預(yù)測，最后分析了高速公路流量飽和后其交通量的變化情況，并計算出高速公路投入運營后交通量達到飽合的時間。

高速公路；運營期；交通量預(yù)測

引言

隨著我國高速公路的快速建設(shè)，通車里程不斷的增加，路網(wǎng)的日趨完善，高速公路建成后的運營管理也日趨重要。高速公路的工作重心也必將向運營管理方面傾斜，運營管理的目標是使得高速公路的綜合效益達到最大化，而高速公路運營期的交通量預(yù)測是高速公路項目國民經(jīng)濟評價及財務(wù)評價的基礎(chǔ),是影響公路建設(shè)投資回報的敏感性因素，所以正確地預(yù)測高速公路運營期的交通量也就成為公路建設(shè)前期最令人關(guān)注的問題[1]。

總結(jié)現(xiàn)有的高速公路交通量預(yù)測方法，其預(yù)測精度有限，溫盛強等利用交通四階段法對高速公路交通量進行預(yù)測[2]，季喜軍等提出基于前景理論的公路轉(zhuǎn)移交通量預(yù)測模型[3]，章錫銷等提出基于經(jīng)濟增長的高速公路誘增交通量預(yù)測方法[4]，上述研究方法均為靜態(tài)高速公路交通量預(yù)測的部分預(yù)測，預(yù)測結(jié)果有一定誤差且不夠全面。本文通過對高速公路的趨勢交通、轉(zhuǎn)移交通量和誘增交通量的預(yù)測分別進行優(yōu)化，對運營期動態(tài)的總的交通量進行綜合研究預(yù)測，建立了高速公路運營期的交通量預(yù)測模型。

1 高速公路運營期的交通量變化規(guī)律

高速公路運營期交通量在不同的時間段有著不同的變化規(guī)律，本文將高速公路運營交通量預(yù)測分為三個階段：1)高速公路建成初年，改變路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，路網(wǎng)中的交通量重新分配，高速公路的交通量主要是路網(wǎng)中交通量重新分配的結(jié)果，對其進行基年交通量預(yù)測；2)高速公路運營一段時間后，交通量達到飽和，此時的交通量為高速公路的飽和交通量，在飽和之前高速公路的交通一直處于增長之中，對其增長過程中的交通量進行預(yù)測；3)高速公路交通量達到飽和之后，由于道路通行能力的限制，交通量的變化較小，對其飽和后的交通量的變化情況進行預(yù)測。

2 基年交通量預(yù)測

對于一條新建的高速公路，其作為路網(wǎng)中一條新增道路，會導(dǎo)致路網(wǎng)當中的原有交通量重新分配，其基年的交通量即為高速公路新建的高速公路投入運營的初年，其交通量的預(yù)測可根據(jù)四階段法進行預(yù)測。若用四階段法的交通產(chǎn)生、交通分布、交通方式劃分、交通分配步驟進行預(yù)測則需要通過做OD調(diào)查獲得所有小區(qū)內(nèi)的出行產(chǎn)生，但OD調(diào)查需耗費大量的資金和勞動力，所以現(xiàn)在常用的方法是通過對新建高速公路所在路網(wǎng)中的各個路段進行路段交通量調(diào)查。運用TransCAD軟件建立小區(qū)和路網(wǎng)，將所采集的實際交通量數(shù)據(jù)填充路段流量，再進行OD反推的方法對新建高速公路基年的交通量進行交通分配。因高速公路建成初年，人們對路網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化處于熟悉和適應(yīng)過程，交通量的轉(zhuǎn)移和誘增均不明顯，對高速公路基年的交通量預(yù)測可不考慮轉(zhuǎn)移交通和誘增交通量，將預(yù)測得到的高速公路運營期基年交通量用Qb表示。

3 飽和前的交通量預(yù)測

高速公路建成后的第二年至其飽和之前的這段期間，其總的交通量可分為由趨勢交通量、轉(zhuǎn)移交通量和誘增交通量三部分組成。這里定義預(yù)測年份為特征年，三個不同部分的交通量特征年均用n表示。

3.1 趨勢交通量預(yù)測

趨勢交通量是指高速公路建成后，高速公路交通量按照其固有的發(fā)展現(xiàn)律，在預(yù)測特征年增長達到的交通量，一般用彈性系數(shù)法。彈性系數(shù)為交通量增長率與經(jīng)濟增長率之比，因模型簡單，只單純地用彈性系數(shù)法預(yù)測出來的交通量精度有限，故可以在高速公路建成前x年對其交通量進行彈性系數(shù)法預(yù)測。之后對高速公路的交通量進行預(yù)測年份比較久，適合運用時間序列法，其中，時間序列法中的灰色預(yù)測模型在前期和中期精度較高，指數(shù)平滑法在中期和后期精度較高，而高速公路的交通量在中期將趨于飽和，所以高速公路交通量在其飽和前的增長規(guī)律運用灰色預(yù)測模型進行預(yù)測更加準確[5-6]。

其中：Qb——其年交通量；

a,u——灰色預(yù)測模型參數(shù)。

3.2 轉(zhuǎn)移交通量預(yù)測

ri=∑amxm+a0

其中：am——權(quán)重系數(shù)；

xm——第j條相關(guān)線路的第n種阻抗因子的值；

a0——不可定量的因素；

r0——高速公路的交通阻抗。

3.3 誘增交通量預(yù)測

誘增交通量是指高速公路建設(shè)完成后，因出行供給的增加和出行條件的改善，項目沿線的出行習(xí)慣、產(chǎn)業(yè)布局與土地開發(fā)的速度和密度等發(fā)生變化所帶來的額外新增交通量[8]。

其中參數(shù)k決定誘增交通量上限值的大小，主要與項目的功能、作用及其所在地的經(jīng)濟發(fā)展水平和項目沿線用地發(fā)展規(guī)劃等有關(guān)；參數(shù)a和b決定誘增交通量滯后期與快速生長期的長短，其主要與項目所在地的經(jīng)濟發(fā)展水平和經(jīng)濟活躍程度、項目沿線的土地開發(fā)周期等因素有關(guān)。

3.4 總交通量與飽和年的計算

根據(jù)我國高速公路的實際情況，可以認為當高速公路服務(wù)水平為三級時，高速公路的交通量呈現(xiàn)為飽和，估計高速公路的交通量飽和量為：四車道交通量飽和的日交通量55000pcu；六車道交通量飽和的日交通量82500pcu；八車道交通量飽和的日交通量：11000pcu。設(shè)高速公路運營期的交通量在第k年達到飽和量，飽和量用Qs表示，則：

4 飽和后交通量變化情況

高速公路運營若干年后，交通量會達到飽和狀態(tài)，變化趨勢不明顯，此時的高速公路交通量主要與高速公路周邊的相關(guān)道路的改擴建、高速公路所在區(qū)域的經(jīng)濟波動以及高速公路運營政策變動等因素有關(guān)。高速公路所在運輸通道內(nèi)，其相關(guān)道路的改擴建，會對高速公路的交通量產(chǎn)生直接影響，高速公路交通量會轉(zhuǎn)移一部分交通至新建道路上。高速公路所在區(qū)域經(jīng)濟波動，對高速公路交通量影響較小。高速公路運營政策的變動，也會對高速公路交通量有直接影響。

5 結(jié)論

隨著我國高速公路里程的不斷增加，準確地預(yù)測高速未來年的交通量，是高速公路建設(shè)規(guī)劃與管理的基礎(chǔ)。高速公路建成之前，交通量的預(yù)測是高速公路項目可靠性和技術(shù)標準的選擇依據(jù)，高速公路投入運營之后，交通量的預(yù)測是高速公路管理運營以及效益評價的基礎(chǔ)。本文通過對高速公路運營期的交通量變化規(guī)律進行分析，將高速公路運營期的交通量分成三個階段進行預(yù)測，得出以下結(jié)論：1)高速公路基年的交通量一般采用四階段法，但因各路段的交通量數(shù)據(jù)量大，難以收集，故采用OD反推的方法進行交通分配來進行預(yù)測；2)高速公路交通量飽和前的交通量預(yù)測包括三個部分，趨勢交通通過彈性系數(shù)法與灰色模型相結(jié)合的方法進行預(yù)測，轉(zhuǎn)移交通量運用最小出行費用模型計算出分擔(dān)率來預(yù)測，誘增交通量根據(jù)其增長特性建立生長曲線模型對其進行預(yù)測，三部分的交通量比較完整地組成高速公路運營期的交通量；3)高速公路交通量達到飽和后其交通量的變化趨勢不明顯，與周邊道路、經(jīng)濟、政策以及市場等因素有關(guān)。

[1]高速公路叢書編委會.高速公路規(guī)劃與設(shè)計[M].北京: 人民交通出版社, 1994:41-44.

[2]溫盛強.TransCAD軟件在高速公路交通量預(yù)測中的應(yīng)用[J].中外公路， 2007(05).

[3]季喜軍.基于前景理論的高速公路轉(zhuǎn)移交通量預(yù)測[J].公路交通科技，2012(02).

[4]章錫銷.基于經(jīng)濟增長的高速公路誘增交通量預(yù)測[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2007(10).

[5]劉燦齊.現(xiàn)代交通規(guī)劃學(xué)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[6]李慶瑞, 萬發(fā)祥,盧毅.公路交通量預(yù)測理論與方法綜述[J].中外公路, 2005,25(03):151-155.

[7]霍婭敏.公路交通量預(yù)測的模型及參數(shù)研究[J].重慶交通學(xué)院院報，1999(01).

[8]向前忠.生長曲線模型在高速公路交通量預(yù)測中的應(yīng)用[J].公路交通技術(shù)，2007(02).

[9]王維鳳, 林航飛, 陳小鴻.對高速公路流量預(yù)測中兩個核心問題的探討[J].中國公路學(xué)報, 2001(04):77-80.

The freeway traffic volume prediction model in operation period

XU Jia-jia

(School of traffic engineering, Anhui Sanlian University, Hefei 230601, Anhui, China)

Through the analysis of the variation of the traffic volume of the highway, this paper divided the freeway operation period traffic volume forecast into three stage phases, and divide the highway traffic volume of expressway operation period into three part, it includes trend traffic volume, transferring traffic volume and the induced traffic volume. Then the paper combines with elastic coefficient method and time series method two kinds of methods to predict the trend of traffic, It uses utility ratio method sharing rate to forecast transfer traffic, and uses growth curve mode to predict the induced volume. In the last, the paper analyzes the change of the traffic flow after saturation, and it calculates the saturation time of freeway traffic volume in operation period.

Freeway; Operation period; Traffic volume forecast

2016-09-24

安徽三聯(lián)學(xué)院自然科學(xué)基金項目：“動態(tài)模式下高速公路運營期交通量預(yù)測方法研究”(項目編號：kjyb2016013)。

許佳佳(1991-)，男，安徽樅陽人，助教、碩士。主要研究方向：交通運輸規(guī)劃與管理。

U49

A

1673-6125(2016)04-0021-03