地下车库联络道交通预测方法研究及实例应用

康　抗

(中国电建西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安　710065)



地下车库联络道交通预测方法研究及实例应用

康抗

(中国电建西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安710065)

对新型地下交通建设类型，大型地下车库联络道进行交通需求预测分析研究。考虑规划年联络道会与多种交通方式接驳，选取了基于 “四阶段法”的数学模型体系，并在交通流分配阶段中给出两个模型，通过关键路段流量分配，由整个区域的交通流向地下车库联络线流量预测推进。以银川某商务区地下车库联络道为例对模型体系应用，计算规划年联络道交通量及节点饱和度。 数据显示预测模型体系在一定程度上能够对此类新型地下交通类型进行交通量预测。

；地下车库联络道；交通需求；土地利用；预测模型

0　引言

交通需求预测是交通工程建设的基础，随着城市建设的不断深入，涌现出多种类型的交通工程建设类型，而且这些建设类型不只在地面向高层发展，越来越多的规划向地下延伸，例如：地下交通枢纽、地下商业中心，大型地下车库等。本文对地下车库联络道的交通预测方法进行梳理，并以实例的应用来辅助研究。

地下车库联络道是片区经济发展，基础建设规划后，土地在地面上被利用后向地下发展的立体化映射，地面的土地无法满足人们日益增长的停车需求，继而转为开辟地下空间，在片区进行一体化发展时(多见于片区规划为商务、商业区)，需要对地下停车区形成体系，以便管理，减少片区地面车辆交织，快速疏通片区外来车辆等。在规划上，地下车路联络道从地面进入，以一条或多条主线贯穿于整个地下片区，并以分支导流进入地块的停车区域，再将主线合流驶出地面。

地下车库联络道的车流预测与地面片区的不尽相同。地下车库联络道的车流预测是比传统的预测更进一步，在区域交通流预测的基础上，配流进入地下车库联络道，并在地下车库联络道的节点上预测车流计算饱和度。在预测过程中要考虑可持续发展，考虑规划发展中联络道是否与其他交通方式接驳，例如：地铁，BRT等。

1　基本思路

此次预测方法研究基于四阶段法预测步骤(发生与吸引、交通的分布、交通方式划分以及交通流分配)：

1) 对研究的整个区域现状交通流作一调查分析。在不同用地分类性质、建设开发强度的基础上，根据土地利用与交通需求的关系模拟整个区域交通的发生与吸引量。

2) 本论文拟采用双约束重力模型进行收敛计算，获得交通分区间的交通分布量。双约束重力模型能同时保证产生量和吸引量的守恒，对于每个出行区有对应，每个吸引区有对应(为交通调整系数)。见式(1)～式(8)。

3) 通过交通方式选择非集计模型中的Logit模型，然Logit模型在预测远景交通量时有一定缺陷，在远景规划中往往有轨道交通的衔接，Logit模型并未考虑轨道交通方式的存在对公共汽车的选择上有很大影响，因此在Logit模型的IIA特性(两种方案的相对优劣仅取决于两种方案的特性)明显不成立时，可采用嵌套Logit模型。见式(9)。

4) 步行和骑行采用最短路径法，路网机动车采用容量限制-多路径概率分配法(容量限制-迭代平衡分配)进行均衡分配计算，得到拟建项目影响区域内的细部交通流分布状况，得出关键线路的流量(关键线路：地下车库联络道进出口所在道路)。根据原始的现状交通流，可得到进入地下车库联络道的配流百分比。见式(10)、式(11)。

5) 在内部联络道的规划基础上采用用户均衡分配模型分配地下交通线路各段落的交通量，预测其饱和度。用户均衡分配模型(User Equilibrium 模型)，假设用户完全掌握路网运行信息，所有用户按照使自己运行费用最小的原则选择其行车路线，而用户的运行广义费用则随该路段的交通量的大小而变化。运行广义费用主要考虑行车的时间费用。见式(12)。

2　模型应用

2.1土地利用与交通需求模型

(1)

(2)

2.2双约束重力模型

双约束重力模型的基本形式为：

(3)

(4)

(5)

其中：Tij为从交通小区i到j的出行量；Pi为交通小区i的出行发生总量；Aj为交通小区j的出行吸引总量；Ki、Kj为平衡系数；f(tij)为阻抗函数。

阻抗函数有如下3种形式：

(6)

(7)

(8)

2.3Logit模型

(9)

i=walk，bike，ebike，taxi，car，bus

Ui=aiIVTi+biOVTi+CiFarei+

其中：P(i)为第i方式的被选概率；Ui为各种出行方式的效用；IVTi为各种交通方式出行时间；OVTi为各种方式出行的车外时间，包括步行时间、候车时间、换乘时间、停取车时间等；Farei为各种交通方式出行的油费、车费等费用；Penaltyi为该交通方式换乘的心理惩罚值；VOT为某种出行目的的时间价值(在公共交通中出现)；a，b，c，Constant为交通方式需要标定的常数。

2.4容量限制-多路径概率分配步骤

步骤0：假定各路段流量为0，按零流量计算初始路阻，并分配OD表。

步骤1：分配流量计算路阻，重新分配OD表，比较新分配的路段流量与原来分配的路段流量以及两组路阻。

步骤2：若比较接近，则迭代结束，获得分配流量。

步骤3：为避免不收敛，设置迭代次数N(N>4)，取最后4次的路段流量平均值，并当前迭代阻抗值为前2次阻抗的加权值。流程中，每次都利用当前流量更新路阻，令路段a当前路阻为：

(10)

路阻的更新采用下列的加权平均公式：

(11)

2.5用户均衡分配模型

基于迭代加权法MSA达到平衡的结果，即出行者认为改变路径不可能再改进出行时间。在每次的迭代过程中，计算路网中各路段的流量并考虑路段通行能力的限制和路段相关的出行时间。路阻函数采用Akcelik延误函数(HCM2000)，这一函数既包括了路段行驶时间，同时也包含了交叉口的延误时间。

R=R0+D0+0.25T×

(12)

其中：R为路段行驶时间；R0为路段自由流行驶时间；D0为零交通流量控制延误；T为预期需求持续时间；v/c为路段流率；J为标定参数；L为路段长度。

步骤4：收敛判断。设定ε，令：

3　实例应用

银川市某商务区拟建设地下车库联络道，联络道规划为2层，分为地下一层和地下二层两层。采用地下一层由西向东单向通行，地下二层两层由东向西单向通行的交通组织形式来连接各个地块的车库，分别在A路和B路设置两对出入口，在A路设置地下一层入口和地下二层出口；在B路设置地下二层入口和地下一层出口。车辆分层驶入后分2条主线贯穿南北区，并在距离出口固定距离合流。地下车库联络线仅允许小汽车驶入，图1。该商务区的建筑类型为，商业用地18.9万m2，办公401万m2，娱乐19.5万m2，酒店27.2万m2，居住16.5万m2，共483.1万m2。根据现状交通调查及各类建筑的开发强度，以及小区的划分(57个交通小区，其中11个外部小区，46个内部小区)。区域出行方式近期以小客车、公共汽车为主，而非机动车、人行出行比例很低。出行目的主要以上班，回程，弹性为主。区域出行方式远期除小客车、公共汽车、非机动车、人行之外还规划了BRT和地铁运输分担出行流(2020年建成BRT及地铁)。地下车路联络道，连接地下各地块车库。以2020年高峰小时出行为例，按照四阶段法预测交通流。

第1步：根据商务区出行调查，得到现状平均出行次数，分析2020年银川市的经济情况，对比国内外同等城市，确定规划年的人均出行次数，按照土地利用和交通需求模型，可得到高峰小时需求量，表1。

图1　地下车路联络道规划图

表1 2020年高峰小时交通生成量用地性质面积/(万m2)产生率/(人/万m2)吸引率/(人/万m2)产生量/人次吸引量/人次商业18.931429059365479办公4016738227017153089娱乐19.515117829523466酒店27.215019840755404居住16.572271183451合计483.141163167889

第2步：根据双约束重力模型法，并使用Gamma阻抗函数计算进行收敛计算，得到出行分布。

第3步：考虑远景规划中BRT及轨道交通对出行的影响，根据Logit模型，计算各类交通方式的出行分担率，得到高峰小时的机动车为37 775 pcu/h(轨道交通为31 227人/h，BRT为20 818人/h)，图2。并得到区域高峰小时机动车出行OD。

图2　各种交通方式分担率

第4步：根据容量限制-多路径概率分配步骤进行交通分配。计算得到关键路段(出入口所在路段)2020年高峰小时交通量表，表2。并依据初始流量得到分层进出地下车库的车流量，表3。根据简单的通行能力测算，可得出每层分支的2个主线各为2车道，通行能力1 916 pcu/h，关键线路进入地下车库的出入口为4车道。

第5步：根据USE，分配联络道内部的交通流，并预测饱和度，图3，图4，表4。

表2 2020年关键路段高峰小时交通量表 (pcu·h-1)地下空间关键道路对应路段2020年地下一层A路C路～纬五路3337B路大连路～纬四路2485地下二层A路纬五路～纬六路3766B路纬四路～纬七路2940

表3 2020年分层驶入驶出联络道的车流量 (pcu·h-1)地下空间关键道路分类2020年地下一层A路入口2135B路出口1744地下二层A路出口1963B路入口2410

图3　地下一层主要流线节点编号示意图

图4　地下二层主要流线节点编号示意图

表4 2020年分层驶入驶出联络道的车流量地下一层地下二层北侧主线南侧主线北侧主线南侧主线路段交通量/(pcu·h-1)饱和度路段交通量/(pcu·h-1)饱和度路段交通量/(pcu·h-1)饱和度路段交通量/(pcu·h-1)饱和度1-29730.6013-1411160.6922-2310500.6533-3411970.742-39540.5914-1510010.6223-249540.5934-3511940.743-48490.5215-166690.4124-258280.5135-3610590.654-51580.1016-176440.4025-274820.3036-376980.435-66910.4317-185360.3327-284790.3037-386220.386-75480.3418-193900.2428-293180.2038-395090.317-84030.2519-201270.0829-301930.1239-404050.258-101590.1020-21580.0430-311040.0640-412400.1510-112430.1531-32490.0341-421240.0811-121320.0842-43770.05

4　结束语

大型地下车库联络道是种新型的地下交通建设类型，在国内比较少见。在远景规划中同BRT及地铁接驳，是地下枢纽工程的小型缩影。本文建立的四阶段模型，是根据地下车库联络道的特殊性选择的。该类型建设与地面土地利用类型密切相关，选择土地利用与交通需求模型静态模型预测区域交通量的生成。在Logit模型中，计算各种出行方式分担率，若只存在公交车和小汽车，其分担率分别为61.67%和38.33%，当加入BRT及轨道交通，心理惩罚值及时间价值会更新。在交通量的分配过程中区域交通配流和地下联络道的配流选取了2个不同的模型(增量分配法和随机平衡分配发)。前者考虑“变化路阻”的交通量分配，后者着重于遵循Wardrop第一原理，只不过用户是估计阻抗最小路径出行。由于模型的抽象化和实际问题的复杂性，在研究过程中仍存在许多不足之处。在实例应用中，作者对整个商务区进行了完整的调研，得到了可靠的数据，以此为基础计算。在该项目中，因为其特殊性，商务区的主要交通量属性为上下班，且在地下车库联络道仅有小汽车允许出入，对模型的映射度不够。

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2016-04-18

康抗(1989-)，女，硕士，从事交通规划与工程研究。

；1008-844X(2016)03-0193-05

；U 491.1

；A