城市道路交通量预测及通行能力分析

谢东

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北武汉 430010）

1 工程概况

福州市长乐区爱民路，规划定义为城市次干路，位于长乐区中心城区，根据规划红线走向和宽度布置，该路线起于原爱民路与会堂路交叉口，自西向东延伸，终于西关桥与解放路相接处，道路全长1960m，道路红线宽度32m。按照城市道路设计规范，该道路预计于2020年建成通车，预测基准年为2020年，预测特征年定为2020年（近期）、2030年（中期）、2035年（远期）。

2 交通规划的发展

交通量预测又叫交通规划，它是城市道路建设的前期工作，可以有效节省工程造价，避免盲目开发；它为城市交通建设项目决策提供理论基础；它为解决交通拥堵提供全面有效的科学依据。

交通量预测方法经历了萌芽阶段、四步法阶段、非集计模型阶段、平衡模型加计算机技术阶段。随着时代的发展，交通量预测的模型呈现出百花齐放的态势，常见的有TRANSCAD、CUBE、EMME/2、VISUM等。其中TRANSCAD是一款基于GIS的交通规划软件，在道路工程规划与设计中应用广泛，效益良好。

3 交通量预测的基本流程

交通需求预测的本质是通过对现状基础资料的研究，如分析城市土地利用现状、交通现状、社会经济条件，对特征年的城市人口分布、就业岗位分布、居民出行特性进行预测，得到特征年城市居民的出行总量，并将研究的道路交通网所在区域划分为不同个交通小区，在居民出行OD调查的基础上对交通分布、出行方式进行预测，最后将出行分布量分配到道路路网中，得到每一条道路的预测交通量。

交通量预测的基本流程是：①收集基础资料，包含人口就业分布、机动车保有量、城市公交现状、道路设施现状、土地利用规划等，根据以上资料进行现状交通评价；②调查居民出行、汽车出行、出入口交通的现状情况；③根据现状城市交通存在的问题和原因分析，以城市总体规划为依据，确定道路交通的发展战略方向；④划分交通小区，建立四阶段交通预测模型；⑤论证交通方案的科学性和可行性。

4 交通需求分析与预测

交通需求分析和预测的目的就是要确定现在、近期、中期、远期不同年份的交通出行OD矩阵和道路网交通量，交通需求分析与预测主要包含两部分内容：①对工程项目所在地区进行现状分析，分析现状的人口、产业、用地与现状交通需求之间的关系，并建立数学模型，找出现状交通存在的问题；②在模型的基础上推演未来特征年该区域的交通需求，并预测未来交通量。以上两个部分可分解为四个阶段，即交通发生与吸引、交通分布、方式划分、交通分配。

4．1 出行总量预测

TRANSCAD提供的出行发生和吸引预测方法有类型分析法、交叉分类法、回归分析法、离散选择法。本项目所在区域交通出行总量预测采用回归分析法，以平均交通小区属性特征为自变量，以交通小区家庭人均出行次数为因变量。根据长乐区城市总体规划，远期到2035年，城镇预计就业人口达到52.5万。参考国内城市居民出行次数的变化，可以预测未来基准年居民出行交通总量。

4．2 出行方式划分与交通分布

居民出行方式可以划分为步行、自行车、公交车、出租车、小汽车五种方式。以预测的交通出行总量为控制，确定各交通分区小汽车的出行量。

交通分布模型分为重力模型法和增长系数法，对于土地发展变化较大的交通区域可以采用重力模型法。

重力分布模型是模拟物理学中的牛顿万有引力定律，假定交通区分区I到交通分区J的交通分布量与交通区I的交通量、交通区J的交通吸引量成正比，与交通区I和J之间的交通阻抗参数成反比。重力分布模型又分为无约束重力模型和乌尔希斯重力模型。

采用TRANSCAD交通规划软件对本项目建立交通需求预测模型，得到2035年交通生成模型和机动车交通分布期望线模型，如图1、图2所示。

图1 交通生成模型

图2 交通分布模型

4． 3 交通分配

交通分配是根据交通路线阻抗，将不同的交通分区分布交通量，分配到不同的道路路线中去，从而得到不同的路线和交叉口的交通量。交通路线阻抗与道路长路、汽车行驶速度等参数有关。

交通量分配模型分为均衡模型与非均衡模型。均衡分配模型是以沃尔卓普原理为基础，是系统最优均衡原理。非均衡分配模采用非优化的近似解法，该模型分析方法有容量限制交通分配法、多路径概率交通分配法和全有全无交通分配法等。非平衡分配一般采用迭代计算求解，通过反复寻找OD对的最短路径，来分配OD对之间的交通量。

本项目交通分配选取最优路径，采用随机均衡分配模型，宏观上考虑道路容量的制约因素，该制约因素采用路阻函数体现。交通分配完得到道路高峰小时各路段和交叉口流量分布。

5 通行能力分析

5.1 标准路段

城市道路标准段设计通行能力一般根据单车道的理论通行能力进行修正，修正系数包含有车道数、车道宽度、自行车影响、交叉口影响四个方面，设计通行能力为：

式中：Na-条车道基本通行能力；γ-自行车影响系数；η-车道宽度影响系数；C-交叉口影响系数；n′-车道数修正系数。

根据交通量预测，到2035年爱民路标准路段单方向高峰小时交流流量为1710pcu/h，当单方向车道数分别为1、2、3时，参考美国道路通行能力手册中关于城市道路路段服务水平划分表，计算饱和度V/C分别对应1.36、0.75、0.54，对应服务水平为F级、C级、B级。采用双向六车道后，远期道路单向高峰小时服务水平能达到B级，满足远期交通量的增长。

5.2 道路交叉口

根据城市道路工程设计规范，信号交叉口服务水平分级共分为一、二、三、四四个等级，主要由信控延误、负荷度、排队长度来控制。根据交通量预测模型中交叉口各转向交通流量，分别按左转、直行、右转的绿信比计算各转向车道的通行能力，最后确定车道数。通过计算得到安民路与主干路交叉口单向进口道采用1个左转、1个直行、1个直右转能够满足2035年交叉口通行能力要求。

6 结论

本文以TRANSCAD为载体，通过采用四阶段法对福州市长乐区爱民路远景交通量进行了预测，并以此为基础对该路的等级规模进行了分析论证，得出该路按双向六车道进行设计，交叉口进口道采用左转、直行、直右方式，能够满足远景特征年路段和交叉口通行能力及服务水平的需求。

虽然四阶段交通量预测法应用广泛，但是其理论基础离不开OD调查数据，数据的有效性对交通量的预测水平有很大影响。