1、道路交通系統模型董志國陳必壯潘敏榮（上海市城市綜合交通規劃研究所上海市銅仁路號）摘要：上海市道路交通決策和運行管理需要道路交通模型發揮更重要的定量支撐功能。本文從既有道路交通規劃模型，擴展深化其功能、規模、精度，形成道路交通系統模型。對道路交通系統模型的總體設計，和網車流模擬模型、道路交通預測模型、道路項目評價模型三個功能模塊研制思路、關鍵技術及應用進行詳細闡述。關鍵詞：交通模型、交通預測、項目評價、道路交通上海道路交通模型歷經多年發展己形成了以支撐路網規劃和重大建設項目前期研究為主的道路交通規劃模型，模型規模為個交通小區，道路總長約公里，約萬個和萬個，宏觀預測精度控制在以內，重大項目預測精度

2、離國際先進水平（±）稍有差距。既有模型在上海第二次綜合交通規劃、上海市交通白皮書、內環高架交通研究分析等縱多規劃、工程項目中發揮了重要作用。今后，上海道路交通決策和運行管理需要上海道路交通模型發揮更重要的定量分析功能，提供更全面的技術支撐服務，為此需要進一步擴展深化既有模型功日匕，和規模，提高模型反應時間和模擬精度的道路交通系統模型。研究范圍從前期偏向于中心城市內部拓展到整個市域、區域等更大范圍，研究層面從前期偏向于規劃層面延伸到規劃、近期建設、日常（包括全天、白天、早晚高峰、平峰）運行管理全過程各個階段，研究的交通系統從前期偏向于骨干路網系統向次、支路網系統細化。模型總體設計研制目

3、標從既有的道路交通規劃模型，轉變為集道路交通規劃、建設和運行管理于一體的道路交通系統模型，為道路交通全方位決策提供定量分析技術服務。）功能上，加強路網車流模擬功能，完善道路交通預測和項目評價功能；）規模上，從宏觀向中觀拓展，交通小區從個拓展到個、路網從萬、萬個擴展到萬個、萬個；）精度上，現狀網絡模擬冬，宏觀預，重大項目預。功能設計根據研制必要性的分析，道路交通系統模型可細化為路網車流模擬模型、道路交通預測模型和道路項目評價模型等三大功能模塊，各模塊的功能具體設計如下：網絡車流模擬模型）機動車分類上，實現對小汽車、大客車、小貨車、大貨車、出租車、摩托車等車種車流狀況的模擬）出行時期上，擬）出行時

4、段上，模擬實現現狀季度、半年、全年日均機動車流出行分布進行模實現早高峰、晚高峰、平峰、白天、全天各車種車流狀況）空間分布上，模擬車流的城郊分布、地帶分布、區縣分布、交通小區分布等情況）模擬結果統計分析功能，具備中心區、外圍區、郊區等分區的車公里統計；各機動車車種的出行距離、載客人次；及包括快速路、主干道、次干道、支路道路網交通流量統計功能道路交通預測模型）機動車分類上，實現對小汽車、大客車、小貨車、大貨車、出租車、摩托車等車種車流車次總量及運行狀況的預測）出行時期上，實現近期、中期、遠期日均機動車流出行分布預測）出行時段上，實現早高峰、晚高峰、平峰、白天、全天各車種車流分布預測）空間分布上，預

5、測車流的城郊分布、地帶分布、區縣分布、交通小區分布等情況）模擬結果統計分析功能，具備中心區、外圍區、郊區、新城等分區的車公里統計；各機動車車種的出行距離、載客人次；及包括快速路、主干道、次干道、支路道路網交通流量統計功能。道路項目評價模型）在網絡車流模擬模型和道路交通預測模型的功能基礎上，實現變需求評價功能，對道路網現狀運行狀況、道路網近期優化方案、道路網中遠期規劃方案進行評價）道路網飽和度：地帶飽和度、道路飽和度、路段飽和度等）道路網車速：地帶車速、道路車速、路段車速等）道路網時耗：出行時耗、地帶時耗、道路時耗、路段時耗等）尾氣、油耗結構設計道路交通系統模型由基礎模塊和功能模塊組成，基礎模塊

6、主要是道路網模型，它是各功能模塊的基礎；功能模塊包括網絡車流模擬模型、道路交通預測模型、道路項目評價模型。它們之間的結構關系如圖。圖道路交通系統模型結構網絡車流模擬模型研制思路網絡車流模擬模型是通過校核線、中心城快速路及部分城市交叉口調查數據對現狀年一定時期內的車流狀況進行模擬，全面反映全市的交通運行狀況。該模型研制思路具體見圖所示，在車輛出行抽樣調查基礎上，結合綜合交通模型的人員出行特征及用地情況確定各地區車流出行總量；根據各校核線穿越流量控制車流空間分布；然后利用多次迭代模擬控制模擬精度，最后輸出車流運行狀況。校核線從既有模型的條增加到條，控制路段從個增加到個。同時根據高架線圈數據對延誤函

7、數進行了更新，并變單車種流量分配為多車種流量圖網絡車流模擬模型研制技術路線分配。車流需求分析抽樣擴算本次車輛出行需求是在年第三次大調查抽樣率的車輛出行調查基礎上，對當年出行分布進行擴算，再根據年上半年機動車擁有量、條校核線斷面流量調查數據及年校核線車流增長情況對車流出行空間分布進行擴算與修正。車流總量至年月底，上海市機動車注冊車輛達到萬輛，根據以下公式（）推算年上半年工作日全市日總車次為萬。垤（。×咖×）公式（）其中，一日總車次車型分類總數啪車輛擁有各車種的換算系數；，如標定過程及取值見圖。車種年上半年日出行率步驟年抽樣調查出行率換算系數私人小客單位小客大客車出租車小貨車大

8、貨車摩托車步臻囂薦藩馨鼗囂簽鬻雪洛步確定每車次載客人裁并根據年人員機動化出行總人魄再次修正各車種出行率岳聘根據年車輛擁有、各校核線穿筵總流少臻量以及人員機動化出行總人次與年對應值的比值，確定年各車種出行軍圖日出行率標定過程圖空間分布網絡車流模擬模型車流空間分布采用了和既有模型形成的三維平衡技術、重力模型技術和觀測流量反推技術，在觀測流量反推上由既有模型的條校核線觀測量增加到了條校核線，及部分城市主次干道交叉口觀測流量。空間分布的具體標定流程如下圖所示，圖是年機動車流的空間分布情況。步驟以年抽樣產查為基礎根據年各校核線車澶變化，標定各車種個區域宏觀空間結構步驟：確定睜用地變，調整各交通分區的各車

9、種車流出行量步騾標定個區域的各車種車流出行距離分布步騾選定個控制路段，觀測年實際路段車流量，進行車流結構反推圖空間分布標定流程圖年機動車流分布網絡容量分析網絡結構現狀道路網絡總長萬公里，路網車流模擬模型的路網規模達到萬個和萬個。與既有模型相比，分別增加和，基本覆蓋中心城快速路、主次干道和支路及郊區三級公路及以上道路。網絡容量路網容量估算上海市全市路網可容納機動車的能力，經計算現狀網絡容量為約萬公里小時。計算公式為：刪（×廠¨×）公式（）其中，單車道通行能力，本次模型對高架快速路單車道通行能力，利用中心城高架線圈數據，采用流量速度關系進行重新標定，考慮多車道折減后單

10、車道通行能力為。路段車道數凡多車道折減系數。交叉口綠燈時間權重路段長度流量分配延誤函數不論使用什么方法進行交通分配，首先遇到的問題就是如何衡量路徑阻抗。流量分配是以考慮擁擠對綜合阻抗的影響為基礎和前提的，而考慮的方法則是借助延誤函數，即路段的綜合阻抗與路段上通過的機動車流量之間關系函數。一般來說，道路的綜合阻抗并不是常數，而是隨著該路段上交通量的增加而增加。路網車流模擬模型的綜合阻抗采用公式所示的表達式，依此按照不同速度分區和道路等級，共設置自行車延誤函數、機動車在一般道路的延誤函數和機動車在無平面交叉口、無非機動車道路的延誤函數三大類，個延誤函數。互砟互其中：綜合阻抗行程時間行程距離阻抗費用

11、阻抗行程距離通行收費單位：分鐘單位：分鐘單位：分鐘單位：分鐘公式（）單位：分鐘單位：分鐘時間距離換算系數單位：分鐘公里，時間費用換算系數單位：分鐘元多車種流量分配既有模型道路流量分配采用平衡分配算法，采用分配方法，即自行車、公交車、摩托車、出租車、小客車、大客車、小貨車、大貨車共個車種依次疊加分配。而多車種流量分配算法能夠真正實現多個車種同時在網絡上進行流量平衡分配計算，避免了既有模型的單車種流量分配法中，流量分配受車種分配次序影響的缺陷。圖網絡流量分配模擬精度選取個中心城主要道口斷面，比較觀測流量與模擬流量差異情況，誤差絕對值平均值為。其中誤差絕對值小于的路段占觀測路段總數的，誤差絕對值在的

12、路段占，誤差絕對值大于的路段占。實際應用從主要提供個地帶層面、個時段（全天白天）的運行狀況指標，改進為能夠提供個區縣、個時段（全天白天早高峰日間平峰晚高峰）的運行狀況指標，不僅可用于道路交通整體特征研究（如上海綜合交通年報），還可用于道路交通網格化管理。圖是年上半年個區縣的道路交通運行狀況進行評價項目中黃浦區的評價結果。指標黃滯區，內坪內中心壤，壘市長度（公里）罔絡供應車遁公里容（萬公里，小時）總車砍（萬車攮需求，日）日車公里（）跚螂”摹“運行狀況高峰供雨比白天車速（）置，道路交通預測模型研制思路圖黃浦區運行狀況道路交通預測模型是通過預測外來年機動車流總量及空間分布，總體把握車流運行趨勢狀況。

13、該模型的研制思路具體見圖所示，在現狀網絡車流模擬模型基礎上，結合社會經濟發展、用地規劃、交通政策、交通網絡規劃建設及綜合交通模型的人員出行特征預測各地區車流出行總量；并根據各校核線歷年穿越流量增長趨勢預測車流空間分布，輸出車流預測結果。車流預測車流總量年車流總量預測考慮有無私車拍照拍賣政策兩種情況，分別為萬和萬。年車流總量預測考慮機動車擁有量高、中、低三種情況，預測其車流總量分別為萬、萬和萬。空間分布社濟以現狀車流分布為基礎，根據宏觀預測指標，以及用地變化，預測各交通分區出行量，根據用地結構變化，預測出行距離變化，初步確定預測車流空間分布，再根據校核線供需比，修正車流宏觀結構，反復多次上述過程

14、至出行距離、校核線供需比等趨于合理，得到未來年最終的車流空間分布。敏感性分析用交交規一捌一第，一絡設規捌骨絡滾量分雹硬舅結果圖道路交通預測模型技術路線道路交通預測受到社會經濟發展、用地規劃、交通政策、機動車擁有量等多種因素影響，其中任何一項因素發生變化，對預測結果都有一定的影響。社會經濟的發展刺激消費，致使各種社會活動增加，勢必增加交通出行量。不同類型的用地性質對交通有著不同程度的影響，比如同是一塊用地，若為商業類型則勢必會吸引大量的交通，而為居住用地則是交通的發生源。交通政策變化也是如此，鼓勵公共交通出行，則私人機動交通出行量維持在一個較低水平；鼓勵私人交通出行，則公共交通萎縮等。采用法、概

15、率樹等方法，對既有模型預測偏差原因進行分析，發現車輛擁有、用地、交通政策是造成預測失真的主要外在原因，因此，需要重點加強此類因素的不確定性分析，提高預測結果的可靠性。實際應用道路交通預測模型主要用于道路交通未來發展態勢的宏觀預測，并為道路項目具體方案評價提供初步預測結果。在私車牌照拍賣政策交通預測影響評估項目中利用敏感性分析對年是否有私車牌照拍賣政策對交通影響情況進行了預測評價，如圖所示。路同運行水平高峰供需比白天車速（咀）年年政策不變年取消政策圖私車牌照拍賣影響道路項目評價模型研制思路道路項目評價模型是指根據道路交通現狀分析結果，或道路交通需求發展預測，對道路收費項目，或對道路網近期（年）設

16、施改善、管理優化等方案，或對道路中遠期（，年）網絡規劃方案進行測試和評價。變需求評價技術既有道路評價模型以固定需求為基礎的方案評價技術，無法應對道路收費等運行管理類方案評價，此次研制道路交通評價模型從固定需求方案評價技術，改進為變需求方案評價技術，主要采用誘增交通量、方式轉移、路徑轉移等方法，針對道路項目具體方案對車流需求的反作用力進行深入研究。道路網中由于新建道路或原有低等級道路的改善，改變了道路使用者出行道路條件或交通條件，從而使道路使用者原有出行行為發生變化，刺激產生更多交通量，即誘增交通量；隨著公共交通出行條件、道路條件改善，出行人員可選擇的交通方式多，在出行方式上會相互轉移；路徑選擇

17、發生變化則產生的更遠出行距離的出行起點或出行終點。應用變需求評價技術不僅能夠提高原模型在網絡規劃、工程建設等項目評價上的預測精度，而且還能夠擴大模型的適用范圍，比如收費等方面的運行管理類項目。運用道路評價模型對局部段收費方案造成車流路徑轉移影響分析，得到收費與不收費情況午進浦爾機場通道流量分布，收費后部分流毓轉向轉向他道路，圖局部段收費方案造成車流路徑轉移影響結束語道路：苧通系統模，但是在新砰王武卜對覬仃模型道路交通規劃模型的深化和擴鹱其講究地嘲璺、研究屢斷兜寬、模擬精度更精確。該模型在道路網懈化運管胖、私乍牌照拍史政策交越預馴影評估、局洲段收費方案選成車流路徑轉移影響舒析等瑚卜發揮秘！作川，

18、為道！；交通建改、運營和管理提供了重要的技術支撐參考文獻海汀城訂綜卉交通圳劃；究所卜腳城，吏強分析剃兩！洲【】海城似稼臺交通枷劃研究所街環舟殳通模刑體系第程叮，性研究閽溪召判忠強多模變。求絡隨機下衡慎系統羈！理沱山法電，）【二（道路交通系統模型作者：作者單位：董志國， 陳必壯， 潘敏榮上海市城市綜合交通規劃研究所 上海市銅仁路331號 2000401. 陸錫明.陳必壯.董志國 上海綜合交通模型體系研究會議論文-20072. 黃正鋒.王景輝.Huang Zhengfeng.Wang Jinghui 超級擁擠公交網絡均衡配流期刊論文-武漢理工大學學報（交通科學與工程版）2012,36(3)3. 張翛.杜豫川.孫立軍 基于二流理論的城市干道交通模型會議論文-20044. 吳濤.牛惠民 多路徑配流模型的一種改進算法期刊論文-蘭州鐵道學院學報2003,22(3)5. 蔣濤.劉瀾.文子娟.JIANG Tao.LIU Lan.WEN Zi-juan 公交網絡系統的隨機均衡配流模型期刊論文-交通科技與經濟2006,8(4)6