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1、基于四阶段法的城市轨道交通客流预测模型研究摘 要关键词：轨道交通客流预测通过预测线路断面流量、换乘流量、车站出入口流量为规划线网方案的评价、轨道建设提供重要的量化指标，其对于轨道交通项目的科学决策具有重要的意义。本文主要内容如下：（1）阐述国内外轨道交通预测研究现状和发展趋势，研究背景和研究意义；（2）介绍传统四阶段法基本原理和方法，并指出传统四阶段法存在的不足，并提出了改进方法；（3）针对传统四阶段法的不足进行了改进，按出行目的和小区区位建立改进的四阶段法轨道交通预测模型；（4）以某轨道交通网络为研究对象，运用改进的四阶段法进行客流预测。关键词： 四阶段法；轨道交通；客流预测；交通分布模型；
2、交通生成模型ABSTRACTPassenger Volume Forecast by predicting the flow line sections, transfer traffic flow evaluation station entrances, rail line network construction planning programs provide important quantitative indicators as having important implications for scientific decision-making rail transporta
3、tion projects.The main contents are as follows:(1) domestic and international rail traffic forecasting study describes the current situation and development trend of the research background and significance;(2) describes the traditional four-stage method of basic principles and methods, and to point
4、 out the shortcomings of the traditional four-stage method, and proposes an improved method;(3) for the shortcomings of traditional four-stage method has been improved, the establishment of an improved method of rail traffic forecasting model four-cell stage by trip purpose and location;(4) to a rai
5、l network for the study, carried out using the improved passenger flow forecast four-stage method.KEYWORDS:fourstagemethod;rail transit;passengerflow forecast;trafficdistribution model;traffic generation model目 录摘 要iABSTRACTii目 录iii1绪论51.1研究的背景及意义51.1.1研究背景51.1.2研究意义51.2国内外研究现状51.2.1国外研究现状51.2.2国内研究
6、现状61.3论文研究的主要内容62基于四阶段法轨道交通客流量预测研究72.1 交通发生和吸引模型72.2 交通分布模型82.3 交通方式划分模型92.4 交通分配模型102.5 四阶段法的缺点和改进113改进的四阶段法轨道交通客流量预测研究133.1 按出行目的和小区土地利用性质的交通生成方法133.1.1交通生成构想133.1.2交通生成模型133.2 交通分布方法143.2.1 小区内部、小区间分布模型143.2.2 改进的分布模型154实证分析174.1 交通生成预测174.2交通分布预测184.3交通方式划分194.4 交通分配264.5 各路段服务水平分析33结 论35致 谢36参考
7、文献371绪论1.1研究的背景及意义1.1.1研究背景随着我国经济快速发展，城市化进程日趋加快，城市规模日益扩大，大量人口进入城市，市民出行的次数频繁，对城市交通构成严重挑战。虽然城市道路量和车辆拥有量提高了很多，但交通问题依旧突出，如交通拥堵、交通秩序混乱等。大力发展城市轨道交通是解决现代城市交通问题的一个重要手段，城市轨道交通对城市的发展模式和布局有着重要影响，因此对轨道交通客流预测具有重要理论意义和实际价值。1.1.2研究意义城市轨道交通客流预测是城市轨道交通建设的一项重要内容,是确定城市轨道交通系统建设规模的重要依据,是进行城市轨道交通合理线网规划和初步运营的基础轨道交通是城市公共交通
8、的一种模式,但是与一般的城市交通需求预测相比,城市轨道交通系统需求预测具有其自身的特点从我国各大城市的客流预测工作来看,传统的四阶段客流预测方法是目前应用最为广泛的一种客流预测方法传统四阶段法客流预测在交通规划领域得到了广泛的应用,为利用四阶段法进行轨道交通客流预测提供了很多可以借鉴的地方但是由于轨道交通自身的特点,在利用四阶段法进行客流预测时,预测步骤及所要考虑的因素等方面都有其自身的特点四阶段法客流预测虽然是目前使用最为广泛的一种轨道交通客流预测方法,但是在学习和研究过程中,发现尚有不足之处存在,使四阶段法客流预测在使用过程中更能符合城市轨道交通的特点,使其更加实用和完善,具有很大的现实意
9、义四阶段法客流预测是一个有机的统一体,在研究过程中,本文从四阶段法客流预测的前期准备工作入手,合理调整预测步骤,多方位!多角度对城市轨道交通客流预测的影响因素进行分析研究希望对我国的城市轨道交通客流预测工作起到一定的借鉴作用1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状城市轨道交通客流量预测的方法主要包括土地利用法和四阶段法。国外四阶段法运用的比较成熟。20世纪50年代早期，国外出行生成预测模型主要使用线性回归法和增长系数法，这些模型主要基于家庭或小区出行的现状。20世纪60年代后期，国外出现一种改进预测算法，即交叉分类法，该方法后来成为客流预测的主要方法。增长系数法和重力模型是交通分布模型中最为
10、常用的数学模型，二者分别由Furness和Casey于1965年和1955年提出。重力模型可以分为双约束模型和单约束模型依据出行产生吸引总量，之后改模型被合理解释。方式划分模型主要包括集聚模型和非集聚模型，分担率曲线法是最早的集聚模型，而最早的非集聚模型主要由Lerman和Warner研究，该模型理论基础为效用最大化，但与传统模型相比较，该模型存在严重缺陷，因此应用受到限制。但20世纪80年代以后，非集聚模型获得了较大发展。后来，Domencich在最大效用理论基础上提出一种离散选择模型，根据概率分布函数的不用模型又分为Probit模型和Logit模型，后者被应用地更加广泛。全有全无分配法是最
11、早的流量分配算法，其为连续平均法、增量分配法和容量限制配流法都是在全有全无分配法。1952年，Wardrop提出Wardrop原理并将其应用于平衡模型求解；1956年，Beckman等人运用数学语言将Wardrop原理表达出来；1982年，Florian和Fernandez提出了Wradrop模型的求解算法。以上阐述的模型和理论体系在国外城市交通规划发展和完善过程中建立起来，基本趋于完善。1.2.2国内研究现状现在国内进行客流预测的方法主要有交通规划四阶段法、趋势外延法和吸引范围法。四阶段法以城市居民出行OD为基础，运用数学模型分析客流量的变化规律，实现轨道交通线上的客流量预测。而后两种方法只
12、考虑轨道沿线和吸引范围内的客流变化趋势的预测。1987年天津大学根据出行距离分布曲线获取了不同交通方式的出行分担率，在此基础上获取到不同交通方式预测年限的OD矩阵，结合Wardrop原则，建立了平衡配流数学模型。1990年清华大学采用平衡分配的“用户最优”的非线性互补和变分不等式模型实现交通分配，并将其应用到青岛地铁一期工程可行性研究客流量预测研究中。同年，南京交通规划研究所提出一种基于全方式OD矩阵的联合方式实现交通分配模型的划分，并将其应用于南京市快速轨道网络规划和建设。1991年，中国城市规划设计院运用带交通阻抗时间指数的交通方式实现重力模型的划分，并将该模型应用到沈阳地铁工程可行性报告
13、的客流量预测研究和规划。1999年东南大学提出了基于改进的四阶段法的客流预测方法和流程，并将其应用于轨道交通线的规划和布局过程中。2000年,铁道第四勘查设计院提出了“快速轨道客流预测流程”，实现珠江三角区快速轨道交通线的客流预测。1.3论文研究的主要内容本文主要内容如下：第一章 阐述国内外轨道交通预测研究现状和发展趋势，研究背景和研究意义；第2章 介绍传统四阶段法基本原理和方法，并指出传统四阶段法存在的不足，并提出了改进方法；第3章 针对传统四阶段法的不足进行了改进，按出行目的和小区区位建立改进的四阶段法轨道交通预测模型；第4章 以某轨道交通网络为研究对象，运用改进的四阶段法进行客流预测。2
14、基于四阶段法轨道交通客流量预测研究2.1 交通发生和吸引模型交通需求的生成预测由交通出行产生量和交通出行吸引量二者预测构成，该阶段的主要目的是为了获取城市在未来人口规模、社会经济发展规模和土地利用特征下，各个交通小区可能产生的交通总量和吸引到的交通总量。主要方法有增长率法、回归分析法、交叉分类分析法和出行率法。出行产生量和吸引量存在两个基本规律：一个交通小区中，住宅数量越大，出行产生量也就越大；非住宅数量越大，出行吸引量越大。单位时间内，一个小区的交通量并不等于出行吸引量，但是针对整个研究对象区域，单位时间的交通产生量应该等于单位时间的交通吸引量，或者大致相等。（1）增长率模型增长率模型公式如
15、下所示： （2-1）公式（2-1）中，表示不同分区所产生的吸引，表示预测年增长率，表示不同分区的产生的吸引交通量。增长率模型的关键是怎样计算预测年增长率，一般将各小区的指标增长率当做发生吸引的增长率： （2-2）公式（2-2）中，表示区域内目标年的人口数量与基数年人口数量的比值，表示目标年人均自行车拥有率与基数年人均自行车拥有率的比值。（2）原单位法原单位法主要有面积原单位法和个人原单位法。面积原单位法将不同种类用地面积产生吸引的交通量实现出行量的预测。个人原单位法将居住人口的交通发生吸引量来预测交通出行量。 （2-3）公式（2-3）中，表示第个小区的交通吸引量或者发生量，表示面积（个人）的吸引原单位或者发生原单位，表示第个小区的总面积（总人口数量）。（3）函数模型法函数模型法主要同来分区发生、吸引交通量预测，发生部分主要采用多元线性回归分析，常用模型如下： （2-4） （2-5） （2-6）公式中，表示第个小区的交通吸引量或者发生量，表示
