同时交通条件又强烈反作用于社会经济发展,这其中的相互作用使系统一直处于“不平衡→平衡→不平衡→平衡...”这样的转化过程中,区域经济结构的变化和运输方式的协调在这两者不断的相互作用中得到了促进,社会经济总量也因此而增长。趋势交通量的增长部分就是由这部分随社会经济发展而增长的交通量所构成。
2.2 交通量预测基本思想
交通量的预测需要建立在交通需求之上,交通需求是一种派生性需求,其大小由经济活动、社会活动等需求的变化所决定。可见,要科学、准确的进行交通量的预测,就必须要分析经济活动、社会活动与交通运输的关系,从而要具体分析经济活动和社会活动的变化规律。
一般的,交通量预测从以下方面入手: (1)明确关系
高速公路的交通量是受经济、人口、土地、政策等因素的综合作用影响而形成的,其关系可用下式表示:
Q?f(?,???) (2.1)
式中:Q——高速公路交通量;
?,???——和Q有关的因素,包括经济、人口、土地、政策等; f——各影响因素与Q之间的函数关系。
受社会经济发展连续性的影响,交通量的变化也具有连续性。随着时间的变化,交通量的变化具体反应在函数f本身及与其有关的各因素的变化上。虽然不了解交通量与各影响因素的关系,但可以因此获得交通量的变化情况。
(2)系统分析
在高速公路交通量预测过程中,由于其预测的对象是一个由社会环境、公路交通等因素一起作用形成的明确的具有边界的公路交通系统,所以在进行系统分析的时候要多角度进行,该区域的公路网络、交通组成、运输模式的历史结构以及该区域的外部环境、人口、土地、经济、产业结构的预测都要包括在其中,研
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究这些因素对交通量的发生、分布等所产生的影响,找出变化规律。然后以前述分析作为基础,从人们的交通心理、经济要求等方面出发来预测高速公路各路段的远景交通量。
(3)定性、定量、定时预测相结合
交通量预测中存在着很多不确定因素,这些因素有的来自预测技术的不确定性,包括参数的标定、模型的选用等;有的来自环境的不确定性,包括人的心理要求、政策等。在预测过程中,如果要正确判断和处理这些不确定的因素,就要求预测人员对交通系统以及各相关环境条件的相当熟悉,同时也要有较广的知识面,了解交通系统演变的过程,同时综合分析和判断未来的发展。所以,必须将定性、定量、定时预测有机结合,在充分研究分析的基础上,把握交通系统未来发展的总趋势,以及交通分布的各种可能性及其影响,从而得出交通量的大小及其在时间上的变化,这样才能做好交通量的预测工作。
2.3 交通量预测基本方法
2.3.1 区域社会经济发展预测与分析
随着社会进步和经济的发展,交通量也随之派生出来。交通需求量的大小受社会经济发展水平而制约,与此同时,交通条件对社会和经济发展也产生有力的反作用,它们之间的相互作用,使社会经济体系经过一种不平衡到平衡,再到不平衡,最终再到平衡的相互转化过程,促进了区域内经济结构的变化和运输模式的协调,进而使社会经济总量得到增长。公路建设工程项目不仅仅是在于推动、促进和服务未来社会经济的发展,而且缓解了当前交通运输对社会经济的不适应性。因此,必须要研究建设项目当地的社会、经济活动的未来环境,并估计和推测其发展趋势和前景,在此基础上,才能准确的进行公路建设项目决策[13]。
区域内社会经济发展预测可分为:诱增型社会经济发展预测、趋势型社会经济发展预测二种。诱增型社会经济发展预测是通过交通与经济二者之间的一种导向关系,即交通对经济具有导向作用,公路建设提高了道路通行能力,提高了区域可接近性,缩短了区域间的时间和空间距离,从而引起了市场范围的变化和产业结构的变化,接着新的产业布局形成,从而诱发和催升了区域经济的增长,其
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常用模型有相似类比模型、时间距离模型、系统动力学模型、投入产出模型、计量经济学模型等;趋势型社会经济发展预测是以交通与经济二者之间的一种供需关系为基础,按照普通发展规律,在过去社会经济发展的基础上得到的预测值,其常用的模型有时间序列模型、回归模型等[14]。
2.3.2 交通发生量、吸引量的预测与分析
交通发生量、吸引量的预测与分析是为了后续的交通分布、交通分配预测,需要在起点、终点调查和社会经济调查的基础上,建立各交通小区发生量、吸引量与其社会、经济特征等变量之间的定量关系,从而推测出各预测年的各交通小区的发生量、吸引量。预测的方法常用弹性系数法,另外还有增长率法、相关分析法等。弹性系数是指国民经济发展的增长率与交通的增长率二者的比例,与建设项目当地社会、经济的区域特点、发展层次和战略等相关[15]。在确定目前各种车型的弹性系数时,通过拟建工程或已运营工程相关公路的各种车型交通量的历史变化情况,计算出各种车型交通量的年平均增长率,通过工程直接影响区域的经济量的历史变化情况,计算出各种车型经济量的年平均增长率,最后得出目前各种车型交通量与经济量的弹性系数。结合我国汽车工业的发展趋势和目前各种车型的弹性系数,运用相似类比法,得出各种车型各预测年的弹性系数,通过各预测年各种车型的弹性系数和各交通小区经济量的增长率,就可得出预测年各交通小区发生量、吸引量的增长率,从而预测出各交通小区各类车型的发生量、吸引量。
2.3.3 交通分布的预测与分析
交通分布的预测与分析是为了确定预测年各交通小区的出行分布量,因此需要通过各交通小区各种车型发生量、吸引量的预测值以及各交通小区间的阻抗。其可分为诱增型OD分布预测与分析、趋势型OD分布预测与分析两种。
诱增型OD分布是指在规划路网时,既考虑各交通小区经济量的变化所得出的OD分布量,又考虑路网结构的变化引起的车辆行驶时间的变化和空间的距离缩短。诱增交通的产生改善了新建道路的供给和服务,带动了有关地区的社会经济发展,经济的新增长促使人们的隐性需求转变为显现需求,从而客货的运输量
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增加,最后导致路网运输达到新的供需平衡。诱增交通一般表现为:一方面是因为工程项目的影响区域内新建道路,带动了沿线经济的发展,新生了部分交通量;另一方面是因为新建道路的建设、联网和行车条件的改善,使得原来由于交通条件的限制而未能出行或者出行较少的潜在交通量得到了增加[16]。所以,在预测诱增型OD分布时,应该考虑这两方面原因对OD分布的影响。诱增型(含趋势型)OD分布量预测一般采用下式进行计算:
?????b???c???d??ECE??Tij??Tij?1????i???j???ij??I?? (2.2)
??Ei??Ej??Cj?????????????????、Tij——交通小区i与j之间的诱增型OD分布量和趋势型OD分布式中:Tij量;
Ei?、Ej?——交通小区i和j的诱增型GDP; Ei、Ej——交通小区i和j的趋势型GDP;
Cij?、Cij——有拟建项目和无拟建项目的交通小区i与j之间的交通阻
抗,其与车辆行使时间、费用等因素有关,通常是通过现状路网和规划路网上采用最短时间路径矩阵进行计算;
?——实现潜在交通量的可能,通常取0.5;
b, c, d——交通需求量预测模型参数,其确定是根据目前OD分布量与
各交通发生区的GDP、与各交通吸引区的GDP、现状路网各交通发生与吸引区之间的车辆行驶时间。
对于原本没有出行量的,可采用下式进行诱增型(含趋势型)OD分布量预测:
Tij????a?Ei?b?Ej?c?Cij?d (2.3)
式中:a——交通需求量预测模型参数,其确定是根据目前OD分布量
与各交通发生区的GDP、与各交通吸引区的GDP、现状路网各交通发生与吸引区之间的车辆行驶时间。
趋势型OD分布指的是只考虑通过各交通小区经济量的变化而得到的交通分
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布量,路网结构保持不变,分析路网各个路段的趋势型交通量和内部转移交通量,应用较多的为弗雷特(Frator)法和重力模型法,另外还有底特律(Detroit)法、平均增长率法、机会模型法。
2.3.4 交通分配的预测与分析
交通分配的预测与分析是为了确定规划路网的各路段、拟建项目、所研究建设项目的未来交通量,从而作为公路技术等级的规划、经济的分析和实施的时间的依据。交通量的分配是以OD交通量、网络图及图中各路段的行走时间函数或综合行走费用为前提的。常用的方法有:增量分配法、二次加权平均法和平衡分配法等[17] 、0-1分配法。交通分配模型确定、交通网络的简化后,就可在不同的路网状况和交通分布条件下进行交通分配,从而得出未来的正常交通量、诱增交通量、转移交通量。其中,正常交通量预测指的是根据趋势型OD分布的预测结果,在保持现状路网不变的情况下,只考虑经济量的发展变化而进行的交通分配,从而得出的各路段的趋势型交通量;诱增交通量指的是在各预测年规划路网上,运用诱增型OD分布预测结果,进行交通分配,用得出的各路段交通量减去路段转移后的交通量;转移交通量预测指在的是各预测年的规划路网上,仍运用趋势型OD分布预测结果,进行交通分配,用得出的各路段交通量减去正常交通量。通过未来正常交通量、诱增交通量、转移交通量的预测和分析,可以得到公路网内部所研究建设工程项目在各预测年的未来交通量。
在此,交通的分配和平衡既考虑了拥挤对行走时间的影响,又考虑了各路段的综合行走费用,分配原则即是以行走时间最小或以广义费用最小。
2.3.5 公路项目与其它运输方式之间转移交通量的预测与分析
公路项目与其它运输方式之间的转移交通量指的是公路项目与铁路、民航、水运的运输量转移。为了预测这些转移交通量,一般得调查与公路项目有关的铁路、民航、水运的运输状况,还有未来发展的计划、旅客出行的特征、货运需求的变化特点,分析和判断铁路、民航、水运运输和公路项目的运输转移量后,再换算成交通量,并作为预测结果[18]。
与公路平行的其它运输模式通道中,这些运输方式在一定范围内是可以互相
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