发展；同一年芝加哥市发表的《Chicago Area Transportation Study》是交通规划理论正式诞生的标志[6]。在交通规划理论的形成伊始，交通量预测只关注交通量发生、交通量分布、交通量分配这三个阶段。到1960年代晚期，日本人在对广岛都市圈的交通进行规划的时候第一次引入了交通方式划分的概念，由此原有的三阶段交通预测变为四阶段交通预测，并被人们所接受，交通规划四阶段法由此形成。至70年代初，四阶段法已经发展成为占交通需求预测方法的主导地位的一种成熟的理论。
现在通用的交通生成预测常用模型包括生成率模型、回归分析模型、类别生成率模型。其中，生成率模型是最早交通生成预测模型；类别分析法是20世纪60年代由英国人根据美国联邦公路管理局（FHA）的主要方法（FHWA）改进而得，美国人称之为交叉分类法。当前，国外广泛采用的模型有多元线性回归生成模型和类别生成率（交叉分类）模型。现行交通生成预测的实用模型特点各异，适用条件各不相同，无法很好的符合不同情况下交通生成预测的要求，于是东南大学教授王炜建立了类别回归分析模型来解决上述问题，该模型克服了上述模型的缺点，既考虑定量因素又考虑非定量因素，应用前景广阔。目前，国外许多学者建立了有关家庭出行和非家庭出行的模型，如Gordon W. Schultz在1996年提出的非家庭出行模型；J. L. Bowman和M. E. Ben-Akiva从出行者日程安排来推测出行产生而得出的模型，该模型为交通生成预测提供了一种新思路。
1955年，Casey首先较为严密和系统地提出和使用重力模型（Gravity Mode），该模型是根据物理学中万有引力定律所模拟开发的，Casey对其不断改进，又相继提出了单约束重力模型和双约束重力模型。20世纪90年代Black、Fischer、Gopal和Openshaw合作提出解决复杂的空间分布问题可采用神经网络技术，这是目前对重力模型比较新的改进。重力模型是目前使用范围最广的交通分布预测模型，该模型的特点是在得不到完整的现状O-D调查资料时也能发挥作用，不足之处是缺乏牢固的理论基础。因此，学者们为了弥补该模型的不足，做了许多研究。Wilson在1970年基于信息理论提出了最大熵模型，并在交通量分布预测领域得到成功的应用；1974年，该模型的详细解法被给出。随后，饭田恭敬等学者修正了该模型。介入机会模型是Stoufer（1954）提出，Schncider（1959）将其用于交通出行分布预测的，该理论使用至今。与重力模型不同的是，介入机会模型同满
3
足出行目地的相对可达性相关而与同距离无明确相关，但因为起U值确定较困难且计算相对也复杂限制了其大范围应用。
20世纪80年代末至今，随着计算机革命的推进，伴随着管理学、应用数学、系统工程学等学科理论的发展，许多新的预测方法和工具在交通领域涌现并应用，包括灰色理论、遗传算法、支持向量机、神经网络、数据挖掘等。这些优化算法把交通量增长中的随机现象克服了，预测精度极高，且能处理常规方法难以处理的问题，诸如：捕捉隐藏或处理不完全信息、建立数学模型场合有困难、离乱数据、系统具有较强的非线性等。这些新方法为交通量预测提供了新思路和新预测手段，前景广阔。另一方面，近年来交通规划软件的开发也大大推动了交通规划和交通需求预测的发展，最早软件有UTPS、MINUTP、TRANPLAN，现在主流的有TransCAD、CUBE/TRIPS等，这些都是强大的工具。
1.2.2 国内研究综述
我国有关交通工程的理论研究和实际应用比较晚，实施交通规划还不到30年。改革开放以来，国外主要是美国的交通规划理论和经验逐步被引进到我国，国人初步认识和了解了城市交通规划的方法和步骤。1980年代中期同济大学率先开设了交通工程专业[7]。
指标法是我国20世纪80年代中期至90代初期运用较多的交通规划方法，这是因为当时高速公路在我国是一个新生事物，交通量预测方法极不成熟。1990年代以来，国内公路网交通规划主要采用四阶段法和总量控制法。四阶段法是一种以供需平衡理论为依托的微观预测法；总量控制法是一种从宏观整体出发的规划方法。对交通规划模型与方法的研究一直是国内学者比较关注的问题，众多学者在对国外交通规划模型的介绍、应用和验证的同时，也在不断地改进这些模型，部分学者提出了一些新的模型并在实际规划中得到应用和验证。我国开展研究公路交通量预测比较晚，预测方法受人为主观判断影响较大，推算远景交通量时是取一定增长率来进行的。这主要是由于缺乏公路交通出行O-D资料所致。近年来，专家们将研究领域锁定在无法进行大规模交通调查的情况下对交通量的准确预测。1970年代晚期以来，由路段观测交通量直接推算O-D矩阵的等权最小二乘估计模型和最大似然估计模型等模型被建立起来，该模型直接由路段观测交通量
4
推算O-D矩阵。国内学者在这方面做了很多研究工作：王炜1988年提出了容量限制多路径动态分配方法，并开发出国内第一个交通规划软件——交通之星；潘文敏（西安公路交通学院）于1989年论述了最大熵模型；周伟、周晶、孙爱冲等而后研究出了最大熵模型的求解方法；刘明等分析了最大熵模型的可靠性；高自友、四兵峰1993年提出了多模式的均衡配流模型；裴玉龙（哈尔滨工业大学）1995年提出了基于公路网的路段交通量预测方法；刘娟娟（上海理工大学）和段进宇（清华大学）分别于1999年和2000年深入的研究了由路段交通流量反估出行OD矩阵的问题，段进宇还编写了计算机程序；郭冠英（同济大学）基于模糊数学理论淡化出行阻抗的影响来建立交通分布模型；李景人（同济大学）提出了多路径分配模型的迭代反推法；田志立（清华大学）深入研究了分布模型的误差分析，提出在重力模型中引入出行分布量调整系数；曲昭伟（吉林大学）根据最大信息熵原理研究居民出行分布模型，设法建立新的居民出行分布模型。
1.3 本文研究方法和研究技术路线
1.3.1 研究方法
公路建设项目交通量的影响因素多而复杂，预测的可靠性又必须建立在通过对短期的数据来预测长期数据的准确性之上。加上由于种种主客观原因，大部分公路建设项目缺少完备可用与研究相关的历史数据。据此，本论文的研究方法是：
（1）调查研究法。调查研究法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。在进行本文的研究时，要尽可能地广泛收集和充分利用国内外与课题研究相关的理论、方法、成果以及数据；尽可能地广泛深入到西部公路建设项目现场调研，收集第一手资料。
（2）比较分析法。按照特定的指标系将客观事物加以比较，以达到认识事物的本质和规律并做出正确的评价。本文将当前所使用的交通预测方法与实际预测结果进行对比分析，发现现行预测方法的不足，从而加以改进。
（3）定量分析法。在科学研究中，通过定量分析法可以使人们对研究对象的认识进一步精确化，以便更加科学地揭示规律，把握本质，理清关系，预测事物
5
的发展趋势。本文对传统交通量预测方法和改进后的交通量预测方法都进行了精确的定量分析。
（4）实证研究法。本文在对交通量预测理论的改进进行研究后，通过青海平安至西宁高速公路项目对改进的交通量预测法进行了实际应用研究。
1.3.2 研究技术路线
在前期调研的基础上，充分了解现状，收集整理有关资料。分析传统后评价交通量预测方法不足之处，改进 “四阶段”法，并应用于西部高速公路项目交通量预测，进行案例分析。
本文的研究技术路线如图1.1。
交通量预测理论及方法现行交通量预测存在的问题传统后评价交通量预测分析“四阶段法”在后评价交通量预测中的改进后评价数据的特点后评价交通量预测考虑的因素四阶段法的改进后评价交通量预测结果调整案例分析结论与展望
图1.1 本文研究技术路线
6
1.4 主要研究内容及创新点
1.4.1 主要研究内容
基于已有的研究成果，本文主要做了以下几方面的工作：
（1）分析了交通量的构成及其形成机理、交通量预测的基本思想、基本方法及主要内容，提出现行交通量预测存在的问题，对传统后评价交通量预测方法，主要是四阶段法、趋势外推法、差异对比分析法进行了分析，各方法在用于后评价交通量预测时有一定的缺陷。
（2）分析了西部高速公路建设项目后评价数据的特点，在此基础上，提出后评价交通量预测需考虑的几个因素，对四阶段法进行改进，改进四阶段法与传统四阶段法存在的区别是引入总量控制法的思想进行现状OD的反推，并考虑项目运营期间各因素可能发生的变化情况，对预测结果进行调整。
（3）根据青海省平安至西宁高速公路后评价数据，分别采用传统四阶段法和改进四阶段法对平西高速公路进行后评价交通量预测。预测结果表明两种方法预测结果均小于工可预测值，而改进四阶段法预测结果普遍低于传统四阶段法预测值，结果更可靠。
1.4.2 创新点
本文通过对高速公路项目后评价交通量预测相关问题研究，提出了以下新见解和新方法：
（1）对传统后评价交通量预测方法，主要是四阶段法、趋势外推法、差异对比分析法进行了适应性分析，提出各方法在用于后评价交通量预测时的缺陷。
（2）对四阶段法进行改进，改进四阶段法与传统四阶段法存在的区别是引入总量控制法的思想进行现状OD的反推。
（3）提出后评价交通量预测需考虑的几个因素，并考虑项目运营期间各因素可能发生的变化情况，对预测结果进行调整。
7