公路建设项目可行性研究中的交通测量预测方法

文／沈丙军 新疆北新路桥集团股份有限公司 新疆乌鲁木齐 830000

引言：

可行性研究就是从可行性、必要性等角度出发，为项目决策、审批等提供科学依据。对交通量进行预测，对项目建设的必要性与可行性进行综合分析，是一项重要的工作，它是确定公路工程技术等级和设施规模的重要基础，也是进行可行性研究的重要基础。交通量预测的好坏，对工程规划的科学、合理有很大的影响。在中国，交通量的预测主要采用四阶段法。这一方法与原来的四阶段的城市交通规划并不完全一样，该方法在分析过程中加入了社会经济预测，省略了对交通方式的预测。《公路建设项目可行性研究指南》也对此作了规定。因为中国的交通预测工作才刚刚开始，所以它并不是那么完美，在进行可行性研究时，对交通量进行预测时，存在着某些技术性的问题，以及因人的认识不同，操作不统一所引起的人为问题。同时，由于公路建设项目处于整个区域网络中，其所采用的交通预测方法与其在路网规划、城市交通规划等方面存在一定的差异。但是，我国在很多地方还在沿袭着公路网规划或者是城市交通规划，并没有考虑到工程本身的特性，这样就会出现很多观念和方法方面的问题，从而造成了交通预测的准确性出现问题，由于预测的质量差，导致工程中出现严重错误。鉴于公路建设项目本身的特性及其在整个地区网络中的特殊性，有必要对适用于公路建设项目可行性研究的交通量预测方法进行深入的分析与研究。

1.影响交通量变化的主要因素

交通量是一个非常随机的变量，一般情况下，其会随着时间、空间等因素而改变，通过对交通量的分析，可以将影响因素分为两个方面[1]。

第一点，因为我们国家的社会和经济正在持续地改变，因此，交通量也在显著地改变，也就是说，一个地方的经济发展程度，将会极大的影响到整个城市的交通量。第二点，即使各区域的经济发展水平相同，但由于区位、路网节点等因素的差异，也会造成交通量的差异。

2.四阶段模式下交通量预测方法

当前，在世界范围内，交通量预测过程中，应用最为广泛的方法是“四阶段”法。这种预测方式有别于传统预测方式，在公路项目的可行性研究中，一般的做法是，将公路交通量与经济指标直接进行回归分析，这样就可以排除交通方式划分这个环节。为此，本文拟将“四阶段”模型下的交通量预测分为社会经济发展预测、交通分布预测等多个部分[2]。

3.四阶段模式预测交通量的依据

从社会经济变化、土地利用差异、人口成长等角度出发，对交通因素的变化规律进行准确的分析和预测，发现其变化规律。为了获得基本的变化规律，必须采用四阶段法来进行分析[3]。

4.基本思想

尽管公路建设项目有其自身的特殊性，但是，它仍是区域性网络系统的一个整体，具有一些共同之处。因此，本文提出了一种基于“四阶段法”的公路建设项目可行性分析方法。该方法的基本思路为：在对公路建设项目影响区（含直接影响区与间接影响区）进行合理规划的基础上，再对其进行社会经济预测，然后采用四阶段法对公路网络的交通需求及发展趋势进行了预测。通过交通产生预测以及交通分配预测等，计算出某公路建设项目的近交通量和远交通量。这种方法，可以解决过去在公路建设项目的可行性研究和后评价过程中，往往只考虑到一条或几条有直接关系的线路，而没有考虑到已建成的公路在整个路网中的地位，因此，该方法不仅能够将各种可能对未来公路结构产生影响的因素纳入其中，而且能够大大提高现有的“增长系数”计算的准确性[4]。

5.综合路网的选取与确定

在对本地区的经济与交通需求进行预测前，应对所研究的工程所在地区的公路网络进行合理的选择与确定，该公路网总体上可以划分为直接影响区与间接影响区两个方面的影响区。工程项目和直接影响区的相互作用是比较大的。因此，从数据的占有情况和与建设工程的相关性来看，在研究受影响地区的经济发展与运输需求时，应做得更细致，采用的方式、方法也更为科学、合理。但是，对其间接影响范围的研究也不能忽略[5]。所以，要对这两种类型的地区进行科学、合理的划分。为进行交通预测方法的分析与研究奠定坚实的基础。此外，对于某些地理位置较为特殊的工程，例如临近城区的公路、桥梁等，在确定路网时更应谨慎。究其原因，在于中国的高速公路与城市公路属于两个不同的应用系统，其特征也各不相同。以规划区域内的边线为界，确定公路和城市公路的边界。现在，因为被分为两个体系，所以出现了各自不同的管理情况[6]。在公路规划和公路建设项目的可行性研究中，普遍把城市看作公路网络中的一个节点，因此，在进行交通量分配的时候，只能将城市入口和出口的路段考虑在内，未对包括公路网络和城市公路网络的详细网络进行交通量分配。但是，在规划部门开展城市交通规划或者城市交通工程的前期工作中，往往仅针对城市规划区域的路网体系和出入口路段，并未考虑路网条件。工程项目如果临近城区，其与路网的相互作用是不容忽视的。在这种情况下，应将路网划分为由公路网、公路网等组成的综合网络，并对其进行交通量分配。但在具体的规划中，应根据具体条件，选择合理的公路网络布局。比如，当本研究所负责的区域内的交通量以过境为主时，可以仅将其作为主要承载过境车辆的公路纳入计算范围。

6.区域社会经济发展预测

对一个地区的社会经济发展进行预测，通常是以历史资料为基础的，并考虑了人口，汽车数量等因素对经济发展的影响。应当指出，经济发展受到地区、政府部门的宏观控制等的影响，因此，在进行预测时，要将地区经济发展规划以及全国经济发展计划等纳入其中。此外，就回归方法而言，由于一国的发展是由多种因素综合作用的，因此，应对一些重要的因素进行回归分析，从而更能反映出客观的经济发展规律。

7.交通预测

7.1 交通生成量预测

在对区域路网中的交通量进行预测和分析的过程中，主要是利用了各种交通数据，构建不同类型交通方式出行需求与相关社会经济要素的解析模型，在此基础上，利用该模型对现有的或对未来的交通需求进行了分析。在此基础上，本文提出了基于以上两个方面的建议和方法：一是利用弹性系数的方法，二是利用多因素回归方法对城市交通量进行预测。

7.2 交通分布量预测

从公路建设项目本身的特点出发，一方面，工程项目承载的交通量将按照其内在发展规律而自然地增加；同时，该工程的竣工通车，也必将对该区域及其周边区域的经济、运输系统产生深远的影响，促使社会经济和工业结构的迅速发展。所以，在工程实施过程中，必须要考虑到工程对周边地区的经济、运输等因素的诱导作用，并对可能导致迁移的交通量进行分析以及预测。因此，本研究将从三个方面对未来交通量进行预测：趋势型交通量预测，诱导型交通量预测，以及铁路及（或）水运输的交通量预测。

7.2.1 趋势型交通分布量预测

现有研究主要利用 FRATER 法、引力模型（双重或单一约束）和系统平衡模型等传统方法进行分析。在分析了各种方法的优缺点及应用范围后，提出了利用系统均衡模型对趋势型交通量进行预测的观点。该方法具有较好的理论基础，具有较好的结构，能较好地体现出交通区间交通量的分布规律及特征。模型的一般函数形式如下：

其中：交通区 i 至交通区 j 的出行量为Xij；Ti 是交通区i 的交通生成量；通行区域j 的出行吸引量为Uj；f（tij）是交通区i 至交通区j 的通行阻抗，通常可以表示为f (tij)=，其中，αi 是未确定的系数。根据交通运输体系的供需均衡原理，存在着以下的关系

公式（2）是一个具有αi 作为根号的一元方程式，通过求解，就可以确定αi。公式（1）体现了交通来源、交通设施和交通工具之间的总体关系，从而可以对交通进行预测。但是，出行分布也会受到诸如交通习惯和稳定联系等特定关系的影响。所以，还需要在公式（1）中引进一个特性系数来校正

其中：Xij、X’ij 分别作为交通区i 和交通区j 之间的交通量分布；Ki 是一种生成特征系数，它反映了通行区域i 的出行生成特征；用来表征交通区j 的交通吸引力特征的系数Kj；Kij 是一种分配特征系数，它反映了交通区i 和交通区j 之间的出行分配特征。可以将Ki、Kj、Kij 表达为

其中：Tij是交通区i 与交通区j 之间基于现状调查数据所统计的实际分配量；Xij 是由现状调查数据得出的各个交通区的产生量、吸引量用公式（1）求出的现状基础分配量。三个特征系数的引进，是为了更好地利用现况调查所得到的资料，并能真实地反映出各要素的作用状态，尤其是当OD 数据不完全或者地区的发展有很大改变的时候。用上述方法得到的交通量分布，仍然有可能不能完全符合供需均衡原理，需要反复计算。

其中：X’ij、X’ij 分别是交通区i 至交通区j 的迭代之前和之后的分布量；Ti 是交通区域i 的产生量；运输区域j 的吸引量是Uj。

7.2.2 诱增型交通分布量预测

因工程项目的涌现，对沿线地区的经济发展起到了推动和刺激的作用，减少了人与物的运输时间，造成了人口密度的增加，土地使用性质的改变，开发强度的增加，从而使交通量增加。因此，可以用有和没有工程相比较的方法，来决定诱导交通量的大小。利用以下模型对诱增型交通量进行预测

其中：Pi 表示未来i 地区的OD 趋势交通量；Aj 表示将来j 地区的OD 交通量趋势吸引量；当前的OD 交通量分配值为TPij；未来OD 交通量分配的趋势值为TFTij；TFIij 表示未来的OD 诱导交通量分布；DPij 是现有路段之间的最小间隔时间；DFij 是未来两条路之间的最小间隔。其中，α，β，γ，K 是根据实际 OD 值和已有路网数据，用最小二乘法对模型参数进行校正。

7.2.3 转移型交通分布量预测

我国对过境交通量的预测还没有成熟的方法，有些工程的预测具有很大的随意性。目前被广泛接受的方法是转移率法。首先，画出转移曲线，再对转移率进行校正，从而得出转移交通量。在具体的实施中，可以采取以下两种方法：（1）首先，我们将对其它交通方式如铁路（水路）的旅客、货物运输计划进行预测，并在此基础上，结合历史数据以及对发展中国家的相关数据进行分析，对今后各种交通方式的平均运输距离进行了分析和预测，并将其作为各种运输方式之间转移的一个主要控制因素，对其进行换算预测，在此基础上，综合考虑了乘客乘坐舒适度、准时性和灵活性等因素对乘客出行的影响。也就是通过铁路（水路）有关部分的旅客和货物的流动密度和客、货两种运输距离的分布来计算出在各个部分中的旅客和货物的流量，并按不同的运输距离计算了旅客和货物的流动转移量。在此基础上，将公路、铁路（水路）的经济运距和公路、铁路（水运）的运输特性相结合，对各运距的转移率进行了分析。（2）提出了一种通用的交通成本最小选择模型，并给出了一种能反映不同交通方式合理结构的综合分担比例。模型形式为

rijm 表示从 i 区域到 j 区域的交通阻抗m；∑krijm是k 个交通工具从i 区域到j 区域的交通阻抗。它反映了不同的影响因素，以及不同的交通工具的重要程度。定义为

其中：an 是权重系数；yijmn 是从 i 区域到 j 区域的第m 个交通工具的第n 个阻抗系数，a0 表示不可定量的因素。交通工具阻抗系数表示交通工具特性因子，如经济性、独立性、安全性等，成本与时间是最主要的阻力因素。在此基础上，给出了转移交通量。

7.3 交通方式划分预测

对于区域公路网来说，运输方式的分类可以分为两种：第一是对公路交通方式与铁路、水路交通方式的划分；二是公路交通中各种交通方式的划分[7]。当前，在公路建设项目可行性研究中，很少对此阶段进行预测与分析，《公路建设项目可行性研究指南》中提出的“四阶段”也未涉及此一环节。本文认为，在中国的经济发展过程中，公路、铁路、水运等交通方式在将来不但会有较大的变化，相互之间还会产生更多影响。忽视运输方式分区预测是不可取的，任何一种模式的划分，都需要对其进行将来的预测分析，以便从宏观上掌握该地区的交通发展趋势以及交通模式的组成，从而促进我国交通网络规划工作的顺利进行。对于第一种方式分割的预测，可以使用前面所述的用于确定转移交通量的第二种方法。第二类路径划分的预测方法，国外多采用机会模式，但是该模式在中国的适用性尚待验证。文章提出，从宏观上分析了计划年各类汽车的运输量、实载率和车型组成，接着，通过与历史数据的相关性分析，得出了每一种车型所占的比重[8]。

7.4 交通分配

近几年来，关于交通分布的研究日益引起人们的重视，出现了各种各样的分布模型，如最短路径分配模型、随机用户平衡分配模型等。每一种模式都有其各自的优势和局限性，文章提出了一种随机用户平衡模型进行路网的交通量分配方法[9]。由于该模式经常出现在各种有关的书籍和文献中，所以这里就不赘述了。在此有必要指出，在进行公路建设项目可行性研究时，若有工程要收取费用，则应在公路阻力函数中考虑费用的影响。当前，我国很多公路建设项目竣工后均实行收费，但在前期研究中，对收费标准的测算往往忽略了收费对工程的影响，导致了较大的误差。至于如何计算公路通行费带来的交通分布影响，由于篇幅所限，以后再作说明[10]。

结语：

随着时间的推移，我国交通需求预测的研究也日趋成熟，但是，目前在公路建设项目可行性研究中，对交通量的预测有很多困难。由于人们对经济发展的理解和思维方式的不同，使得各种预测方法都存在着各自的优缺点。此外，在预测的某一环节，也没有一个科学的方法，导致有些人为了迎合政策制定者的意愿，在预测中大肆渲染，可研报告常常成为“可批报告”，车流量也造假，导致领导决策错误，致使高速公路建设遭受重大损失。这一切都说明，对公路建设项目可行性研究中的交通预测理论与方法进行分析与研究是十分必要的。本文就是从这一现实问题入手，对公路建设项目可行性研究中的流量预测方法进行了较为深入的分析与研究，希望通过本文的研究，能够为中国公路建设项目的可行性研究，提出一种科学、合理和可行的交通流量预测方法。