【文章內(nèi)容簡介】 限制了其大范圍應(yīng)用 。 20 世紀(jì) 80 年代末至今， 隨著 計算機革命 的推進(jìn) ，伴隨 著管理學(xué)、 應(yīng)用數(shù)學(xué)、系統(tǒng)工程 學(xué)等學(xué)科理論 的發(fā)展，許 多新的預(yù)測方法 和工具 在交通領(lǐng)域涌現(xiàn) 并應(yīng)用 ，包括 灰色理論、 遺傳算法、 支持向量機、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘等。這 些 優(yōu)化算法把 交通量增長 中 的隨機現(xiàn)象 克服了 ， 預(yù)測精度 極高， 且能處理 常規(guī)方法難以 處理的問題，諸如： 捕捉隱藏或處理不完全信息、建立數(shù)學(xué)模型場合有困難、離亂數(shù)據(jù)、 系統(tǒng)具有較強的非線性等。這些新方法 為 交通量 預(yù)測提供了 新思路 和 新預(yù)測手段，前景 廣闊 。 另一方面，近年來 交通規(guī)劃軟件的開發(fā) 也大大推動了交通規(guī)劃和交通需求預(yù)測的發(fā)展， 最早 軟件有 UTPS、 MINUTP、 TRANPLAN，現(xiàn)在主流的有 TransCAD、 CUBE/TRIPS 等 ，這些都是強大的工具 。 國內(nèi)研究綜述 我國有關(guān) 交通工程的理論研究和實際應(yīng)用比較晚， 實施 交通規(guī)劃還 不到 30年。 改革開放以來 ， 國外主要是 美國 的 交通規(guī)劃理論和經(jīng)驗 逐步被 引進(jìn) 到我國 ，國人 初步認(rèn)識和了解了 城市交通規(guī)劃的方法和步驟。 1980 年代中期同濟(jì)大學(xué)率先開設(shè)了交通工程專業(yè) [7]。 指標(biāo)法是 我國 20 世紀(jì) 80 年代中期至 90 代初 期 運用較多的交通規(guī)劃方法，這是因為 當(dāng)時高速公路 在我國是一個 新生事物，交通量預(yù)測方法 極 不成熟。 1990 年代以來，國內(nèi)公路網(wǎng)交通規(guī)劃主要采用四階段法和總量控制法。四階段法是一種以 供需平衡理論為依托的微觀預(yù)測法；總量控制法是一種從宏觀整體出發(fā)的規(guī)劃方法。對交通規(guī)劃模型與方法的研究一直是國內(nèi)學(xué)者比較關(guān)注的問題，眾多學(xué)者在對國外交通規(guī)劃模型的介紹、應(yīng)用和驗證的同時，也在不斷地改進(jìn)這些模型，部分學(xué)者提出了一些新的模型并在實際規(guī)劃中得到應(yīng)用和驗證。我國開展研究公路交通量預(yù)測比較晚，預(yù)測方法受人為主觀判斷影響較大，推算遠(yuǎn)景交通量時是取一定增長率來進(jìn)行的。這主要是 由于 缺乏公路交通出行 OD 資料 所致 。近年來，專家 們將研究領(lǐng)域鎖定在無法 進(jìn)行大規(guī)模交通調(diào)查的情況下 對交通量的準(zhǔn)確預(yù)測 。 1970 年代 晚期 以 來 ， 由路段觀測交通量直接推算 OD 矩陣的等權(quán)最小二乘估計模型和最大似然估計模型等 模型被建立起來 ，該模型直接由路段觀測交通量 5 推算 OD 矩陣 。 國內(nèi) 學(xué)者 在這方面做了很多研究工作： 王煒 1988 年 提出了 容量限制多路徑動態(tài)分配方法， 并 開發(fā)出 國內(nèi)第一個交通規(guī)劃軟件 —— 交通之星 ；潘文敏（西安公路交通學(xué)院）于 1989 年論述了最大熵模型；周偉、周晶、孫愛沖等而后研究出了 最大熵模型的求解方法；劉明等 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；裴玉龍（哈爾濱工業(yè)大學(xué)） 1995年提出了基于公路網(wǎng)的路 段交通量預(yù)測方法；劉娟娟（上海理工大學(xué)）和段進(jìn)宇（清華大學(xué)）分別于 1999 年和 2021 年 深入的研究了 由路段交通流量反估出行 OD矩陣 的問題， 段進(jìn)宇還 編寫了 計算機程序；郭冠英（同濟(jì)大學(xué)） 基于 模糊數(shù)學(xué) 理論 淡化出行阻抗的影響 來 建立交通分布模型； 李景人（同濟(jì)大學(xué)） 提出 了多路徑分配模型的迭代反推法；田志立（清華大學(xué)） 深入研究了分布模型的誤差分析 ，提出在重力模型中引入出行分布量調(diào)整系數(shù) ； 曲昭偉（吉林大學(xué)）根據(jù)最大信息熵原理 研究 居民出行分布模型，設(shè)法建立新的居民出行分布模型 。 本文研究方法和研究技術(shù)路線 研究方法 公路建設(shè)項目交通量的影響因素多而復(fù)雜，預(yù)測的可靠性又必須建立在通過對短期的數(shù)據(jù)來預(yù)測長期數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性之上。加上由于種種主客觀原因，大部分公路建設(shè)項目缺少完備可用與研究相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)。據(jù)此，本論文的研究方法是： （ 1） 調(diào)查研究法。 調(diào)查 研究 法是科學(xué)研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計劃、有系統(tǒng)地搜集有關(guān)研究對象現(xiàn)實狀況或歷史狀況的材料的方法。 在進(jìn)行本文的研究時，要 盡可能地廣泛收集和充分利用國內(nèi)外與課題研究相關(guān)的理論、方法、成果以及數(shù)據(jù)；盡可能地廣泛深入到西部公路建設(shè)項目現(xiàn)場調(diào)研，收集第一手資 料。 （ 2） 比較分析法。 按照特定的指標(biāo)系將客觀事物加以比較，以達(dá)到認(rèn)識事物的本質(zhì)和 規(guī)律 并做出正確的評價。 本文將當(dāng)前所使用的交通預(yù)測方法與實際預(yù)測結(jié)果進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行預(yù)測方法的不足，從而加以改進(jìn)。 （ 3） 定量分析法 。 在科學(xué)研究中，通過定量分析法可以使人們對研究對象的認(rèn)識進(jìn)一步精確化，以便更加科學(xué)地揭示規(guī)律，把握本質(zhì)，理清關(guān)系，預(yù)測事物 6 的發(fā)展趨勢。 本文對傳統(tǒng)交通量預(yù)測方法和 改進(jìn)后的交通量預(yù)測方法都進(jìn)行了精確的定量分析。 （ 4）實證研究法 。 本文在對交通量預(yù)測理論的改進(jìn)進(jìn)行研究后，通過 青海平安至西寧高速公路 項目對改進(jìn)的交通量預(yù)測法進(jìn)行了實際應(yīng)用研究。 研究技術(shù)路線 在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，充分了解現(xiàn)狀，收集整理有關(guān)資料。分析傳統(tǒng)后評價交通量預(yù)測方法不足之處，改進(jìn) “四階段”法，并應(yīng)用于西部高速公路項目交通量預(yù)測，進(jìn)行案例分析。 本文的研究技術(shù)路線如圖 。 交 通 量 預(yù) 測 理 論 及 方 法現(xiàn) 行 交 通 量 預(yù) 測 存在 的 問 題傳 統(tǒng) 后 評 價 交 通 量預(yù) 測 分 析“ 四 階 段 法 ” 在 后 評 價 交 通量 預(yù) 測 中 的 改 進(jìn)后評價數(shù)據(jù)的特點后評價交通量預(yù)測考慮的因素四階段法的改進(jìn)后評價交通量預(yù)測結(jié)果調(diào)整案 例 分 析結(jié) 論 與 展 望 圖 本文研究技術(shù)路線 7 主要研究內(nèi)容 及創(chuàng)新點 主要研究內(nèi)容 基于已有的研究成果，本文主要做了以下幾方面的工作： （ 1）分析了交通量的構(gòu)成及其形成機理、交通量預(yù)測的基本思想、基本方法及主要內(nèi)容，提出現(xiàn)行交通量預(yù)測存在的問題，對傳統(tǒng)后評價交通量預(yù)測方法，主要是四階段法、趨勢外推法、差異對比分析法進(jìn)行了分析，各方法在用于后評價交通量預(yù)測時有一定的缺陷。 （ 2）分析了西部高速公路建設(shè)項目后評價數(shù)據(jù)的特點，在此基礎(chǔ)上，提出后評價交通量預(yù)測需考慮的幾個因素，對四階段法進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)四階段法與傳統(tǒng)四階段法存在的區(qū)別是引入總量控制法的思想進(jìn)行現(xiàn) 狀 OD 的反推，并考慮項目運營期間各因素可能發(fā)生的變化情況，對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。 （ 3）根據(jù)青海省平安至西寧高速公路后評價數(shù)據(jù)，分別采用傳統(tǒng)四階段法和改進(jìn)四階段法對平西高速公路進(jìn)行后評價交通量預(yù)測。預(yù)測結(jié)果表明兩種方法預(yù)測結(jié)果均小于工可預(yù)測值，而改進(jìn)四階段法預(yù)測結(jié)果普遍低于傳統(tǒng)四階段法預(yù)測值，結(jié)果更可靠。 創(chuàng)新點 本文通過對高速公路項目后評價交通量預(yù)測相關(guān)問題研究，提出了以下新見解和新方法： （ 1）對傳統(tǒng)后評價交通量預(yù)測方法，主要是四階段法、趨勢外推法、差異對比分析法進(jìn)行了適應(yīng)性分析，提出各方法 在用于后評價交通量預(yù)測時的缺陷。 （ 2）對四階段法進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)四階段法與傳統(tǒng)四階段法存在的區(qū)別是引入總量控制法的思想進(jìn)行現(xiàn)狀 OD的反推。 （ 3）提出后評價交通量預(yù)測需考慮的幾個因素，并考慮項目運營期間各因素可能發(fā)生的變化情況，對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。 8 第二章 交通量預(yù)測的基本理論與方法 交通量 的形成 機 理 交通量 的 影響 因素 交通量的大小 主要受以下因素影響 [8 ]： （ 1）道路 的 服務(wù)特性 道路系統(tǒng)所具有的經(jīng)濟(jì)性、方便性、 快速性、 安全性 和舒適性 就是道路的服務(wù)特性 。 道路的服務(wù) 特性 決定了道路 客 運和 貨 運 交通量的大小。 從用戶的角度出發(fā)， 道路 服務(wù)特性 實質(zhì)上 反映 了在出行中 用戶 所必須承擔(dān)的 總 的 經(jīng)濟(jì)成本，這種成本 也可以被 視為 道路自身及其交通環(huán)境所具有的一種交通阻抗。 所以 說 交通量的大小取決于運輸需求與交通阻抗的大小。 （ 2）道路 的 供給特性 道路的最大通行能力 就是道路的供給特性 。 由 供需平衡理論 可知 ，道路 交通需求小于 交通供給時，交通量 由交通需求決定 ，同時 這種供小于求的狀態(tài) 也會刺激 交通量的增長。 反之 ， 若 道路的交通供給能力小于 交通需求時，交通量 就會被道路的供給特性 限制 ， 抑制 需求 的 產(chǎn)生。 交通量 組成 及其 形成機理分析 一般而言，誘增交通量、 趨勢交通量和轉(zhuǎn)移交通量 這三種基本交通量構(gòu)成了高速公路建設(shè)項目遠(yuǎn)景交通量 [9]。其 形成機理分析 如下： （ 1）誘增交通量 的 形成機理 誘增是指 因為 外部因素的變化 導(dǎo)致 原來 不 該發(fā)生 的潛在事件發(fā)生。 一般來說，由于新建高速公路的建成通車 改善 了 既有的 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，區(qū)域間的空間距離 被縮短，經(jīng)濟(jì)可接近性 得到提高，使得 區(qū)域經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)布局 受到了有益的促進(jìn)，因而高速公路 兩側(cè)的土地使用性質(zhì)發(fā)生 了改變 ，由此 引發(fā)的新 的 交通量 叫做誘增交通量 。誘增交通量預(yù)測 作為交通量預(yù)測的重要組成部分 之一 ， 與道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選用 直 9 接相關(guān)，能對 項目的經(jīng)濟(jì)評價 結(jié)果產(chǎn)生 重要 影響。 1）誘增交通量的特點 潛在性。公路 建設(shè)項目 建成通車 后， 引起 區(qū)域的土地布局 和 經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生 變化， 引起 交通量的誘增。 有限性。誘增交通量的增加是有限的，在增長達(dá)到一定程度之后，誘增交通量就不再增加。 區(qū)域性。 誘增交通量存在 不同 區(qū)域由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)情況等因素不同， 潛在性程度 也各 不 相 同，有的地區(qū)較強 而有的 較弱。 滯后性。誘增交通量往往是在路網(wǎng)變化一段時間后才開始顯現(xiàn)， 滯后于 路網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 的 時 間 。 難區(qū)分性。誘增交通量產(chǎn)生后包含在 總交通量中 ，難以單獨區(qū)分 ， 也 難 以精確 統(tǒng)計。 2）誘增交通量的變化規(guī)律 誘增交通量的四個主要特點 潛在性、有限性 、 區(qū)域性 和滯后性體現(xiàn) 在其發(fā)展全 過程中。 這些特點 也 決定了 誘增交通量 的 發(fā)展大體要經(jīng)歷 三個階段：即 聚集形成 階段 、 快速增長 階段 和逐漸穩(wěn)定 階段 。 ①聚集形成階段 這個階段 的時間跨度 從高速公路 開工 建設(shè) 到 竣工 通車或通車 初期 一段時間。高速公路 的開工建設(shè)到完全建成的過程 ， 也是 沿線土地的使用性質(zhì) 從 呈現(xiàn)發(fā)生 改變的趨勢 到真正發(fā)生改變的過程 。在公路 建設(shè) 過程中， 項目 影響區(qū)內(nèi)原有的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu) 和 產(chǎn)業(yè)布局 會 逐漸開始 調(diào)整， 一般 高速公路 建設(shè)周期 較長，因此這種調(diào)整完成的時間足夠 。 在這種 調(diào)整 過程中， 不同產(chǎn)業(yè) 的 比例 發(fā)生明顯 變化，誘增交通量發(fā)生的潛在 程度 因此提高，其發(fā)生 的趨勢 逐步 明顯。 聚集形成階段 產(chǎn)生的 誘增交通量很小，但是隨著 高速公路 的建成通車 ，誘增交通量就立即體現(xiàn)出來 了 。 ②快速增長階段 高速公路的建成通車 后 ， 沿線 區(qū)域開發(fā) 加快 ， 原有區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步調(diào)整，誘增交通量 由此 進(jìn)入 快速增長 階段 。 快速增長 的時間出現(xiàn)的早晚 取決于當(dāng)?shù)氐?經(jīng)濟(jì) 狀況 。 如我國 東部地區(qū)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá) 、 人力資源豐富 、 投資吸收容易 ，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 優(yōu)化調(diào)整 速度 快，誘增交通量 出現(xiàn) 快速增長 的時間就較早 。而西部地區(qū)經(jīng) 10 濟(jì) 發(fā)展水平較低 ， 因此 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 需要較長時間 ，誘增交通量出現(xiàn)快速增長 的時間就會比較晚 。 在快速增長階段， 誘增交通量的快速增長 會 持續(xù)一段時間， 由于地區(qū)差異 ， 快速增長持續(xù)的時間也各不相 同 ，經(jīng)濟(jì) 發(fā)達(dá)地區(qū) 完成高速公路開發(fā)所用的時間較短 ， 因而 快速增長 持續(xù)的 時間 也會比 較短 ，欠 發(fā)達(dá)地區(qū)則相反。 ③逐漸穩(wěn)定階段 在 高速公路建成、 路網(wǎng)結(jié)構(gòu) 改善 后 ，誘增交通量并非 一直都 在 增加， 其增加有一個限值， 當(dāng)其 增長到 限值 后，就幾乎不再 增長 了 ，保持 一個 穩(wěn)定 的 狀態(tài) [10]。因為 高速公路兩側(cè)土地 的利用和 開發(fā) 是有限度的 ，開發(fā)成熟 后開發(fā)速度 就會放 緩，誘增交通量的增長也 會 回落 ， 直至 停止 。誘增交通量達(dá)到穩(wěn)定階段的年限， 因各地區(qū) 情況各異而 有所不同。 美國高速公路的 誘增交通量 一般 在通車 16 年后，增長就 趨于停滯 。 我國同樣有 相似的 變化規(guī)律 ， 只是 年限 不同 。當(dāng)誘增交通量增長 趨于停滯 后，誘增交通量 的增長將達(dá)到最大限值 。這個限值 因為地區(qū)差別而有所 不同 ，它主要由高速公路沿線社會經(jīng)濟(jì)狀況 和 項目影響區(qū)域大小來決定 。在運輸通道中， 路網(wǎng)密度 較高則 通達(dá)程度 較好 ， 以至于 影響區(qū)域就 會 越 廣 ，誘增交通量也就 越大。 在 我 國西部 欠發(fā)達(dá) 區(qū)域 因為 路網(wǎng)密度 比 較低， 其產(chǎn)生的誘增交通量 由于高速公路的有效影響范圍 比 東部地區(qū) 要 小， 因而 較小。東部地 區(qū)經(jīng)濟(jì)條件好，高速公路 影響當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)布局調(diào)整和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化從而帶動 經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 在 西部 ，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的邊際效應(yīng)因為 經(jīng)濟(jì)條件較差 而變得較 弱。因此， 中西部地區(qū) 的 誘增交通量 比 東部地區(qū) 要低 。 3）誘增交通量形成機理 經(jīng)濟(jì)學(xué) 里 的供需理論 是 支撐 誘增交通量的基礎(chǔ)理論 。 以 經(jīng)濟(jì)學(xué) 的眼光 分析 出行需求， 可以得出這樣的結(jié)論： 出行需求 受 出行成本 的 影響。車輛的燃油 費用 和維修費用 所組成