交通工程學

第八章交通規劃交通工程學（第八章交通規劃）

8.1概述8.2交通規劃調查的內容8.3交通規劃的預測8.4城市道路網規劃8.5公路網規劃8.6交通規劃的評價第8章交通規劃8.1.1交通規劃的定義8.1.2交通規劃的分類8.1.3交通規劃的基本程序8.1概述8.1.1交通規劃的定義確定目標與設計、達到目標的策略和行動的過程。確定交通目標與設計、達到交通目標的策略和行動的過程。（1）規劃（2）交通規劃(Traffic/TransportationPlanning)了解城市地區內現有的交通形態和土地的使用情況，研究目前的交通路線及設施是否合理、是否足夠，應如何加以改進，以配合將來發展的需要，或引導城市走向計劃的目標。（3）城市交通規劃新理念的運用：人性化交通系統的規劃與建設、綠色交通的建設等；現代城市與社會條件的考慮：現代化生活條件；信息化社會；可靠性與抗災減災等；現代高新技術的運用：GIS/GPS/GSM以及建模技術與優化計算技術和諸多交通規劃工具等。8.1.1交通規劃的定義（續）（5）現代交通規劃的基本概念引導城市最佳形態的形成、公共交通為主骨架城市的形成、生態城市的形成等，以及新交通規劃手段、合理的交通結構、交通設施結構、交通規劃/設計/管理一體化、面向小汽車社會的新理念等）。（4）交通規劃新理念8.1.1交通規劃的定義（續）協和的交通交通與環境的協和（生態的、心理的）；交通與未來的協和（適應于未來發展）；交通與社會的協和（安全、以人為本）；交通與資源的協和（以最小的代價或最小的資源維持協和的交通）。改善交通的新理念TSM→TDM→ITS→綠色交通（新規劃、新管理）。（6）改善城市交通新理念——綠色交通追求交通效率、安全、協和8.1.2交通規劃的分類國家級的交通運輸規劃：區域性交通運輸規劃：城市交通規劃：（1）按交通規劃研究的地區范圍不同遠期戰略規劃：20～50年。中長期規劃：5～20年。近期建設規劃：3～5年。（2）按交通規劃考慮的時限來分8.1.3交通規劃的程序結論確定負責機構組織機構目標制訂交通規劃的目標與具體要求城市現狀交通現狀政策環境居民出行、道路流量、交通設施分析調查分析發展預測土地利用人口社會經濟交通發展預測車輛路網流量方案對策制訂交通發展戰略路網規劃公交規劃停車場規劃交通建設規劃綜合評價交通方案規劃方案綜合評價道路設施某城市道路交通規劃總體流程圖6.2.1社會經濟調查6.2.2交通設施調查6.2.3交通實況調查6.2.4OD調查8.2交通規劃調查的內容區域位置：行政區劃、分區規劃、隸屬關系、管轄范圍、影響區域等；土地利用：土地特征、建筑構成、開發程度、客貨發生等；人口資料：城市人口總量及交通區分布、年齡結構、性別結構、職業結構、出生率、死亡率、增長率等；國民經濟指標：國民收入、各行業產值、人均收入、產業結構、生產和基建投資等；運輸量：客貨運量(運輸量、運輸周轉量、各種方式所占的比重等)。8.2.1社會經濟調查道路網總體狀況統計數據(總長度、總面積、密度、面積率、各級道路比重、質量等)；路段狀況統計(長度、面積、線形、等級，車道劃分、分隔設施、路面質量，側向、豎向凈空等)；公交線網設施狀況統計(路線長度、經過區域、設站情況、車輛情況、服務人員等)；停車場狀況統計（停車場的形式和分布）。8.2.2交通設施調查OD調查：居民出行OD調查、機動車出行OD調查、貨物源流調查；路網交通流調查；對外交通調查；公交運營及線路客流調查；服務能力調查；交通阻塞狀況調查；交通安全情況調查；交通環境情況調查；特殊交通情況調查；交通便捷性情況調查等。8.2.3交通實況調查出行：人車貨從出發地到目的地移動的全過程。完成一個目的算一次出行。出行的三個基本屬性(兩個端點、出行目的、采用一種或幾種交通方式)

起點：一次出行的出發點。訖點：一次出行的目的地。出行端點：出行的起訖點的總稱，每次出行必有且僅有兩個端點。境內出行：起訖點皆在調查區范圍內的出行。過境出行：起訖點皆在調查區范圍外的出行。區內出行：調查區分成若干小區后，起訖點皆在一個小區內的出行。區間出行：調查區分成若干小區后，起訖點分別位于不同小區內的出行。8.2.4OD調查與分析（1）OD調查基本概念小區形心：代表同一小區內所有出行端點的的某一集中點，是該小區交通流的中心點，不是該小區幾何面積的重心。期望線：連接各小區形心間的直線，是交通區之間的最短出行距離，其寬度表示交通區之間出行的次數。OD表：表示起訖點調查或預測成果的表格。調查區境界線：包圍全部調查區域的一條假想線。查核線：為了校核OD調查成果精度而在調查區內部按天然或人工障礙設定的調查線（根據需要可能有多條線），其沿線斷面通過的交通量可作為查核用。8.2.3OD調查與分析（續）（1）OD調查基本概念①調查內容客流OD調查：起訖分布、出行目的、出行方式、出行時間、出行距離、出行次數等；貨流OD調查：貨源點與吸引點分布、貨流分類數量、貨運方式等。車輛OD調查：車輛類型、起訖點分布、載客（貨）量、出行距離、出行時間等。②調查步驟：資料準備、劃線分區、確定抽樣率、人員培訓、制定計劃、典型實驗、實地調查、數據處理。8.2.3OD調查與分析（續）（2）調查內容和步驟8.2.3OD調查與分析（續）（3）分區的原則交通分區是結合調查和規劃后續階段的研究統盤考慮的。分區太細、太多，會使分析難度加大；分區太粗、太少則會影響抽樣精度，且產生不求實際的出行端點和出行線路。分區內應有一種主要的土地使用性質；分區內居民出行特征應盡量一致；分區盡量配合行政規劃；盡量遷就自然或人空界限；盡量不要以主要干道作為分界線。8.2.3OD調查與分析（續）（3）抽樣率與抽樣方法的確定①抽樣率的影響因素母體數量：母體越大，抽樣率越小；調查對向的復雜程度：對向越復雜，抽樣率越大；調查分析的目標：目標越多，抽樣率越大。②抽樣率的確定公式法：利用試調查或其它城市或區域已經擁有的OD調查資料，考慮調查對象的母體數量、調查統計分析的目標以及抽樣的方法，用數理統計的原理，通過分析抽樣的誤差確定；經驗法：參照國內外的經驗確定8.2.3OD調查與分析（續）（3）抽樣率與抽樣方法的確定③抽樣方法簡單隨機抽樣：從總體中選擇出抽樣單位，使每一個抽樣單位在抽樣中都具有等同的被抽取的機會。順序抽樣（等距抽樣）：在總體中以相同間隔的方式，選定相應單位作為抽取樣本的抽樣方法。分層隨機抽樣：根據某些特定的特征，將母體分為若干個類型（分層、亞群），然后在分層中作隨機抽樣。整群抽樣：從母體中成群成組地抽取樣本的方法。樣本的選取通常以空間或地理特征為依據進行編組（分群）。家訪調查：廣泛宣傳、依靠當地各級組織。發（收）表調查：表格應易于理解，為提高回收率應采取措施，行政的、獎勵措施等，特別適應于駕駛員的調查。路邊詢問調查：抽樣調查、流量調查（同步），交通警察的配合很重要。明信片調查：工作出行調查：車牌照調查：運輸集散點調查：公交線路乘客調查：電話詢問調查：境界出入調查：8.2.3OD調查與分析（續）（4）調查方法OD表交通發生與吸引統計圖、期望線圖相關曲線圖：出行時間、出行距離、出行方式分布圖等8.2.3OD調查與分析（續）（5）OD調查成果整理分析各區出行生成量圖居民出行期望圖分區出行方式圖分區出行目的圖出行平均時長圖出行時段分布圖8.3.1概述8.3.2交通生成預測8.3.3交通分布預測8.3.4交通方式劃分預測8.3.5交通分配預測8.3交通規劃的預測8.3.1概述交通預測的任務是根據對歷史的和現狀的社會經濟、交通供應及交通特征資料的分析研究推算規劃年的交通需求。交通規劃預測主要包括城市社會經濟發展預測和城市交通需求發展預測。（1）交通規劃預測的概念交通需求預測常采用的方法是“四階段”預測模型，即把交通需求預測過程分為四個階段：交通生成、交通分布、交通方式劃分和交通分配。（2）四階段預測8.3.1概述（續）分析分區出行量現狀路網流量建模交通分配模型方式劃分模型出行分布距陣方式劃分預測出行生成模型Pi=f1(Li)Aj=f2(Lj)出行分布模型Tij=f(Pi，Aj，tij)預測未來土地使用預測調查土地使用調查交通觀測出行調查Pi出行生成模型Aj出行分布模型ijTij方式劃分模型ijTij(1)Tij(2)Tij(3)交通分配模型ijQkij(m)未來路網流量第一階段第二階段第三階段第四階段常規“四階段”預測模型交通生成：通過對城市社會經濟資料（人口、土地利用性質等）的分析，預測各交通區的出行發生量及出行吸引量，即OD矩陣中的行和列和。主要預測方法：①產生率（吸引率）：由OD調查統計得出的單位出行量，次/戶、次/人等；②回歸發生模型：運用出行產生量與相關影響指標之間的回歸關系預測交通發生的模型。8.3.2交通生成預測（1）交通生成的概念回歸分析法是一種統計學方法，根據對因變量與一個或多個自變量的統計分析，建立自變和因變量之間的相互關系，最簡單的情況是一元回歸分析，其一般式為:Y=α+βX式中:Y一因變量；X一自變量；α、B一回歸系數。8.3.2交通生成預測（續）（2）回歸分析法－規劃年的自變量－規劃年交通出行預測值n－分區數Y－因變量的觀測值X－自變量的觀測值根據最小二乘法得：例：無錫市的居民出行發生量預測模型（按出行目的進行分類）：8.3.2交通生成預測（續）（2）回歸分析法Xi1－i交通區勞動力資源數上班：Xi2－i交通區居住學生數上學：Xi3－i交通區居住人口數彈性：Xi4－i交通區非回程出行吸引量回程：例：上海市自行車出行的回歸生成模型：X1－職工數；X2－自行車擁有量；X1－人均收入。類別生成率法是考慮對交通產生或吸引影響較大的某些因素，由這些因素組合成有不同生成率的類別，根據現狀調查資料、統計不同類別單位指標的交通產生、吸引量，進而進行交通生成預測。8.3.2交通生成預測（續）（3）類別生成率法例：某大街新建2000m2的電影院和1000m2的商店各一座，試估算大街新增多少交通量？已知電影院和商店的吸引率分別為32車次/100m2和45車次/100m2。各階段選擇結合法（基于選擇行為理論）：即一個分區的出行次數與分區的就業崗位、收入與消費水平、車輛擁有量等很多因素相關，在不同的時期階段其出行次數也不一致。發生率法：基于出行或吸引率預測發生量的方法，注意產生與吸引的平衡。回歸發生模型法：建立出行量與相關影響因素之間的回歸方程，影響因素只能是定量的、連續的變量。8.3.2交通發生預測（續）（4）出行產生量預測的注意事項交通分布：將各交通小區的出行發生量及出行生成量轉換成各交通區之間的OD分布矩陣。具有絕對量和比例之分。出行分布模型：描述各交通區之間的交通出行次數與各區自身的交通發生（吸引）量的相互關系的數學模型；空間相互作用模型。現狀分布：為了掌握交通量的基本分布及出行特征，需對所研究的區域做必要的分區。現狀分布即現狀OD交通量，用OD分布表來表現。未來分布：各交通區未來出行量的預估，用OD分布表來表現；8.3.3交通分布預測（1）交通分布的相關概念增長系數法：由現狀分布和增長系數估算未來分布的方法，包括均衡增長率法、平均增長率法、底特律法、弗雷特法。其基本假設是交通分布的模式現在和將來變化不大，因此，當土地使用、交通源布局、預測區域交通設施狀況等有較大變化時，此法誤差較大。可用于粗略的交通分布預測。重力模型法：由現狀分布選取某一種適合的重力模型，推算未來分布的方法，其基本假設是兩小區之間的出行分布量Tij與出發區i的出行產生量Pi、到達區j的出行吸引量Aj成正比，與兩區之間的出行阻抗tij（消耗）成反比。8.3.3交通分布預測（續）（2）主要預測方法均衡增長系數法8.3.3交通分布預測（續）（3）增長系數法平均增長系數法8.3.3交通分布預測（續）（4）重力模型法區之間的出行分布同各區對出行的吸引成正比，而同區之間的交通阻抗成反比，類似于萬有引力公式。交通阻抗包括區間距離、運行時間、費用等。分原來的重力模型(簡稱重力模型)和修正的重力模型兩種。交通方式劃分：確定出行量中各交通方式所占的比例。方式劃分通常在出行分布結束后進行，也可在出行生成后、出行分布前進行。8.3.4交通方式劃分預測（1）交通方式劃分的相關概念出行特征：出行效用等。交通出行者及其家庭特征：職業、性別。城市和地區特征：城市規模、密度等。時段特征：時變性。交通方式特征。（2）建立預測模型應考慮的因素8.3.4交通分配預測交通方式，即出行者所采取的交通形式，如公共交通系統、小汽車、自行車等；行程時間，即在某起點之間采用某一交通方式所需時間。它直接影響著出行分布、交通方式的選擇和交通分配；路段上的速度與流量之間的變化關系；分配采用的目標。（1）交通分配的概念

（2）交通分配需考慮到以下幾個因素將前面預測的各分區之間不同交通方式的交通量分配到具體的道路網上去。Wardrop第一原理：網絡上的交通以這樣一種方式分布，就是所有使用的路線都比沒有使用的路線費用小。Wardrop第二原理：車輛在網絡上的分布，使得網絡上所有車輛的總出行時間最小。滿足Wardrop第一、第二原理，則該模型為平衡模型，且滿足Wardrop第一原理稱為用戶優化平衡模型：滿足Wardrop第二原理稱為系統優化平衡模型。分配模型沒有使用Wardrop原理，則成為非平衡模型。8.3.4交通分配預測（續）（3）交通分配原理過程：從計算費用最少出發，通常以各區矩心之間的行程時間為基準。從某一區的矩心出發以最短路徑(最少費用、時間)到達其他各區的矩心的一組路線稱為最短通路，當所有的起始點交通量在道路網圖上都通過最短通路，即完成了全有全無分配。尋找網絡最短路徑的方法：線性規劃法，距離矩陣法，動態規劃法等。優點；計算簡便。缺點：出行量分布不均勻，全部集中在最短路上。8.3.4交通分配預測（續）（4）分配方法——全有全元分配法過程：分解OD表；計算最短路；分配第一個OD表流量；計算分配了流量的最短路；分配第二個OD表流量……優點：容量限制分配是一種動態的交通分配方法，它考慮了路權與交通負荷之間的關系，即考慮了交叉口、路段的通行能力限制，比較符合實際情況。缺點：計算復雜。8.3.4交通分配預測（續）（3）分配方法——容量限制分配法過程：在城市區域里起訖點之間有許多條線路可通，實際情況使出行者將布滿于這些線路上，因為出行者不可能精確地判斷哪條道路是費用最少的，不同出行者將有不同的選擇。多路徑概率分配就是企圖模擬這種實際情況，將交通量以不同的概率分配到各條路段上。優點：不是少數借條路段得到全部交通量，而是大部分路段負擔著多少不等的交通量。缺點：將導致某些通行能力低的道路上分配到較大的出行交通量，而通過能力大的干線道路可能分配到較小的出行交通量。8.3.4交通分配預測（續）（3）分配方法——多路徑概率分配法8.3.4城市道路網規劃（1）一般原理建立在各出行方式出行OD量的基礎上，并以滿足出行需求為主要目標。一般有如下步驟：①在現狀交通網絡交通質量評價的基礎上，參考城市總體規劃及分區規劃中的路網系統方案，根據城市形態及發展趨勢確定一個初始的道路網絡方案；②將預測的各方式出行OD量分配至初始路網方案上，預測每一交叉口、每一路段的分配交通量及路段平均車速、交叉口的平均延誤；③分析、評價每一路段、每一交叉口的交通負荷、服務水平及網絡總體評價指標；④根據交通質量評價及網絡總體性能評價結果，調整路網規劃方案，返回步驟②，直到規劃方案可行、合理。

滿足人流、客貨車流的安全暢通，同時反映出城市風貌、歷史和文化傳統，為地上地下工程管線和其它設施提供空間，并滿足城市日照通風與城市救災避難要求。滿足城市交通運輸要求是道路網絡系統的首要目標，為達到此目標，規劃的道路網絡系統必須“功能分清，系統分明”，為組成一個合理的交通運輸網絡創造條件，使城市各交通區之間有“方便、迅速、安全、經濟”的交通聯系。

按道路在城市中的地位、作用、交通性質、交通速度及交通流量等指標，可將道路分為快速路、主干路、次干路及支路。快速路及主干路為交通性干道，次干路兼交通性和生活性兩重功能，并以交通功能為主，支路一般為生活性道路。8.3.4城市道路網規劃（續）（2）一般原則快速路：為高速、行程長的汽車交通連續通行設置的重要道路，一般在大城市、帶狀城市或組團城市內設置，并與城市出入口道路和市際高等級公路有便捷的聯系。應設置中央分隔帶以分離對向車流，并限制非機動車進入，部分控制快速路兩側出入。快速路出入道路的間距以不小于1.5km為宜。快速路與快速路、快速路與主干路或交通量較大的次干路相交時，宜采用立交形式。與交通量較小的次干路相交時，可采用進口拓寬式信號控制。原則上不能與支路相交。主干路：道路網絡的骨架，是連接城市各主要分區的交通干線，以交通功能為主。機非分流，干路兩側不宜設置吸引大量人流、車流的公共建筑物出入口。主主相交宜采用立交，近期可采用信號控制，但應保證有建立交的空間。8.3.4城市道路網規劃（續）（3）各種城市道路規劃原則次干路：介于主干路和支路間的車流、人流交通的主要集散道路，應設大量的公交線路，廣泛聯系城內各區。支路：次干路與街坊內部道路的連接線，其上可設公交線路。環路：當穿越市中心車輛過多，造成市中心區道路超負荷時，應在道路網絡中設置環路。可全環和半環；等級不宜低于主干路。城市出入口道路：具有城市道路與公路雙重功能，考慮城市用地發展，出入口道路兩側的永久性建筑物至少離道路紅線20～25m。城市每個方向應有兩條以上的出入口道路。8.3.4城市道路網規劃（續）（3）各種城市道路規劃原則

公路網規劃是公路建設前期工作中的重要組成部分，是進行公路建設決策的有力的支持措施。其目的是從科學的事實求是的觀點出發，分析規劃區域客貨運交通實況，剖析公路網建設發展存在的問題及其根源，預測區域社會經濟發展趨勢和交通需求，制訂合理可行的公路網規劃方案及建設時序，為區域公路近期和長期發展建設提供決策依據。8.3.5公路網規劃（2）層次公路網規劃按其規劃區域的性質分為：國家干線公路網規劃、省域干線公路網規劃、市域干線公路網規劃及縣域縣鄉道公路網規劃。（1）公路網規劃的目的①節點選擇：對反映節點城市人口、工業、商業等發達程度的指標進行定量分析。8.3.5公路網規劃（續）（3）大區域干線公路網布局方法重要度法：凡重要度大于某一個標準參考值，則將其作為路網節點。8.3.5公路網規劃（續）（3）大區域干線公路網布局方法②線路選擇：在N個節點的基礎上，路線選擇有兩個內容，一個是選擇N-1條線將N個節點連通起來；另一個是在N-1條線路上增加線路得到路網布局的最佳規模。2004年12月17日，國務院審議通過了《國家高速公路網規劃》，規劃的出臺將對中國經濟社會的發展以及公眾的生活方式和質量產生重大而深遠的影響，必將成為中國高速公路長遠發展和交通運輸現代化的戰略藍圖，標志著中國高速公路發展進入了新的歷史階段。規劃確定的國家高速公路網采用放射線與縱橫網格相結合的布局形態，構成由中心城市向外放射以及橫連東西、縱貫南北的公路交通大通道，包括7條首都放射線、9條南北縱向線和18條東西橫向線，可以簡稱為“7918網”，總規模大約為8萬5千公里。資料1《國家高速公路網規劃》（1）國家高速公路網的構成國家高速公路網是中國公路網中最高層次的骨干通道，連接了全國所有的重要交通樞紐城市，包括50個鐵路樞紐，67個航空樞紐和50個水路樞紐。規劃的主要目標是：連接所有目前城鎮人口在20萬以上的城市；連接首都與各省會、自治區首府和直轄市；連接各大經濟區和相鄰省會級城市；完善省會級城市與地市之間、城市群內部的連接；強化長江三角洲、珠江三角洲和環渤海三大經濟區之間及與其他經濟區之間的聯系；保障西部地區、東北老工業基地內部高速網絡的合理布局和對外連接；加強對國家主要港口、鐵路樞紐、公路樞紐、重點機場、著名旅游區和主要公路口岸的連接。國家高速公路網規劃建成后，可以形成“首都連接省會、省會彼此相通、連接主要地市、覆蓋重要縣市”的高速公路網絡。這個網絡能夠覆蓋10多億人口，直接服務區域GDP占全國總量的85％以上；實現東部地區平均30分鐘、中部地區平均1小時、西部地區平均2小時抵達高速公路，客貨運輸的機動性將有顯著提升。資料1《國家高速公路網規劃》（2）國家高速公路網的覆蓋范圍資料1《國家高速公路網規劃》（3）國家高速公路網的建設規劃國家高速公路規劃網絡是一項龐大的工程，靜態投資兩萬億元人民幣，這個投資的力度隨計劃建設的進度而變化。這項規劃計劃用30年的時間完成，前20年是重點，前20年的前10年更是重點，將來力爭用