3-2-交通分布预测课件.ppt

1、第三章第三章 交通需求预测交通需求预测图图3-1 3-1 四阶段预测法示意图四阶段预测法示意图Step1Step2Step3Step4交通生成研究的进一步延伸：交通生成研究的进一步延伸：出行链出行链 Trip Chain Modeling2 2、交通分布预测、交通分布预测(Trip distribution)交通分布预测是交通规划四阶段交通分布预测是交通规划四阶段交通预测模型的第二步，是把交交通预测模型的第二步，是把交通的发生与吸引量预测获得的各通的发生与吸引量预测获得的各小区的出行量转换成小区之间的小区的出行量转换成小区之间的空间空间ODOD量，即量，即ODOD矩阵。矩阵。出行分布预测出行分

2、布预测OD矩阵矩阵 常用出行分布预测方法常用出行分布预测方法 （一）（一） 增长系数法增长系数法 假定将来年的出行假定将来年的出行ODOD分布模式与现在相同分布模式与现在相同 （二）（二） 综合法综合法 用数学模型表述用数学模型表述ODOD分布规律，用实测数据分布规律，用实测数据标定模型，用标定模型预测未来标定模型，用标定模型预测未来ODOD分布分布（一）（一） 增长系数法增长系数法（二）（二） 综合法综合法),(1mDjmOimijmijFFfqq增长系数法增长系数法需事先需事先给定一个先验的给定一个先验的ODOD矩阵矩阵（历史的、抽样调查的或是（历史的、抽样调查的或是按某一种数学方法计算的

3、），按某一种数学方法计算的）， 假设未来的假设未来的ODOD矩阵与先验的矩阵与先验的ODOD矩阵矩阵具有基本具有基本相同的分布形式相同的分布形式。S1S1S2S2S3S3S4 S4 收敛判别收敛判别1 1、常增长率法、常增长率法2 2、平均增长率法、平均增长率法3 3、DetroitDetroit法（底特律法）法（底特律法）4 4、FratarFratar法（福莱特法）法（福莱特法）5 5、FurnessFurness法（佛尼斯法）法（佛尼斯法）),(1mDjmOimijmijFFfqq增长系数法可分为：增长系数法可分为：差别在哪？差别在哪？在于增长函数在于增长函数构造的不同构造的不同1 1、

4、常增长率模型：、常增长率模型： 数学模型为：数学模型为： 常量常),(DjOiFFf常增长系数法假定常增长系数法假定qij的增长仅与的增长仅与i小区的发生量增长小区的发生量增长率有关，或仅与率有关，或仅与j小区的吸引量增长率有关，或仅与小区的吸引量增长率有关，或仅与生成量的增长率有关，是一个生成量的增长率有关，是一个常量常量 DO123合计合计预测值预测值117.07.04.028.038.627.038.06.051.091.934.05.017.026.036.0合计合计28.050.027.0105.0166.5例例3 37 7：利用基础年的利用基础年的ODOD矩阵和目标年发生交通矩阵和

5、目标年发生交通量的预测值求目标年量的预测值求目标年ODOD矩阵矩阵 DO123合计合计预测值预测值117.07.04.028.038.627.038.06.051.091.934.05.017.026.036.0合计合计28.050.027.0105.0166.5 DO123合计合计目标值目标值123.436 9.650 5.51438.638.6212.614 68.475 10.81291.991.935.538 6.923 23.53836.036.0合计合计41.588 85.048 39.865166.5166.5乘以乘以Fo12 2、平均增长率法、平均增长率法)(),(21mDjm

6、OimDjmOiFFFFf平平均增长系数法假设平均增长系数法假设i，j小区之间的交通分布量小区之间的交通分布量qij的增长系数是的增长系数是i小区出行小区出行发生量增长系数发生量增长系数和和j小区出小区出行行吸引量增长系数吸引量增长系数的的平均值平均值 D DO O1 12 23 3合计合计 D DO O1 12 23 3合计合计1 117.0 17.0 7.0 7.0 4.0 4.0 28.0 28.0 1 138.6 38.6 2 27.0 7.0 38.0 38.0 6.0 6.0 51.0 51.0 2 291.9 91.9 3 34.0 4.0 5.0 5.0 17.0 17.0 2

7、6.0 26.0 3 336.0 36.0 合计合计28.0 28.0 50.0 50.0 27.0 27.0 105.0 105.0 合计合计39.3 39.3 90.3 90.3 36.9 36.9 166.5 166.5 现状现状ODOD表表将来的发生吸引量将来的发生吸引量步骤一：步骤一：求发生增长系数和吸引增长系数求发生增长系数和吸引增长系数步骤二：步骤二：计算将来的交通分布量计算将来的交通分布量步骤三：步骤三：重新计算发生增长系数和吸引增长系数重新计算发生增长系数和吸引增长系数步骤四：步骤四：进行收敛判定，如收敛则结束进行收敛判定，如收敛则结束; ; 不收敛转步骤二，循环进行不收敛转

8、步骤二，循环进行3 3、DetroitDetroit模型（模型（底特律法）底特律法）XTmDjmOimDjmOiDmFFFFf),(底特律法假设底特律法假设i，j小区间交通分布量小区间交通分布量qij的增长系数的增长系数与与i小区出行发生量和小区出行发生量和j小区出行吸引量增长系数之小区出行吸引量增长系数之积成正比，与全规划区出行生成总量的增长系数成积成正比，与全规划区出行生成总量的增长系数成反比反比 P59 例例39已知现状已知现状OD、将来的发生与吸引交通量、将来的发生与吸引交通量运用底特律法求将来的交通分布量运用底特律法求将来的交通分布量步骤一：求发生增长系数和吸引增长系数步骤一：求发生

9、增长系数和吸引增长系数步骤二：求交通生成总量增长系数步骤二：求交通生成总量增长系数步骤三：计算将来的交通分布量步骤三：计算将来的交通分布量步骤四：重新计算发生增长系数和吸引增长系数步骤四：重新计算发生增长系数和吸引增长系数步骤五：进行收敛判定，如收敛则结束步骤五：进行收敛判定，如收敛则结束; 不收敛转步骤二，循环进行不收敛转步骤二，循环进行4、Fratar模型模型福莱特法福莱特法福莱特法假设福莱特法假设i，j小区间分布交通量小区间分布交通量qij的增长系数的增长系数不仅与不仅与i小区的发生增长系数和小区的发生增长系数和j小区的吸引增长系小区的吸引增长系数有关，还与整个规划区域的其他交通小区的增

10、长数有关，还与整个规划区域的其他交通小区的增长系数有关。系数有关。 )(),(2jiLLmDjmOimDjmOiFFFFFfjmDjmijmiFqOiLimOimijmjFqDjLP62 例例310已知现状已知现状OD、将来的发生与吸引交通量、将来的发生与吸引交通量运用福莱特法求将来的交通分布量运用福莱特法求将来的交通分布量步骤一：求发生增长系数和吸引增长系数步骤一：求发生增长系数和吸引增长系数步骤二：求小区位置系数步骤二：求小区位置系数步骤三：计算将来的交通分布量步骤三：计算将来的交通分布量步骤四：重新计算发生增长系数和吸引增长系数步骤四：重新计算发生增长系数和吸引增长系数步骤五：进行收敛判

11、定，如收敛则结束步骤五：进行收敛判定，如收敛则结束; 不收敛转步骤二，循环进行不收敛转步骤二，循环进行5、Furness模型佛尼斯法模型佛尼斯法mOimDjmOiFNFFFf),(1mDjmDjmOiFNFFFf),(2佛尼斯法假设佛尼斯法假设i，j小区间交通分布量的增长系数与小区间交通分布量的增长系数与i小区的发小区的发生增长系数和生增长系数和j小区的吸引增长系数都有关系。小区的吸引增长系数都有关系。 此模型首先令吸引增长系数为此模型首先令吸引增长系数为1，求满足条件的发生增长系，求满足条件的发生增长系数，接着用调整后的矩阵重新求满足条件的吸引增长系数，数，接着用调整后的矩阵重新求满足条件的

12、吸引增长系数，完成一个循环迭代过程；完成一个循环迭代过程；然后重新计算发生增长系数，再用调整后的矩阵求吸引增长然后重新计算发生增长系数，再用调整后的矩阵求吸引增长系数，经过多次循环，直到发生和吸引交通量增长系数满足系数，经过多次循环，直到发生和吸引交通量增长系数满足设定的收敛标准为止。设定的收敛标准为止。 P63例例311已知现状已知现状OD、将来的发生与吸引交通量、将来的发生与吸引交通量运用佛尼斯法求将来的交通分布量运用佛尼斯法求将来的交通分布量步骤一：令吸引增长系数为步骤一：令吸引增长系数为1，求满足约束的发生增长系数，求满足约束的发生增长系数步骤二：判断收敛条件步骤二：判断收敛条件步骤三

13、：第二次迭代，先求吸引增长系数步骤三：第二次迭代，先求吸引增长系数步骤四：判断收敛条件步骤四：判断收敛条件步骤五：循环进行步骤五：循环进行比较各种增长率模型的基本假设、计算方法和应用比较各种增长率模型的基本假设、计算方法和应用 条件。条件。常增长率模型？常增长率模型？平均增长率模型？平均增长率模型？DetroitDetroit模型（底特律法）？模型（底特律法）？FratarFratar模型（福莱特法）？模型（福莱特法）？ FurnessFurness模型（佛尼斯法）？模型（佛尼斯法）？现状的现状的O-D分布分布增长系数法预测增长系数法预测未来的未来的O-D分布分布思考：思考：这种增长模式是否合

14、理？这种增长模式是否合理？应用范围一般针对应用范围一般针对交通源布局或交通设施布局等变交通源布局或交通设施布局等变化不大的情况或短期规划，多用化不大的情况或短期规划，多用于简略的交通分布预测。于简略的交通分布预测。常用出行分布预测方法常用出行分布预测方法 （一）（一） 增长系数法增长系数法 假定将来年的出行假定将来年的出行ODOD分布模式与现在相同分布模式与现在相同 （二）（二） 综合法综合法 用数学模型表述用数学模型表述ODOD分布规律，用实测数据分布规律，用实测数据标定模型，用标定模型预测未来标定模型，用标定模型预测未来ODOD分布分布FKmMd2万有引力模型万有引力模型ij发生吸引阻力阻

15、力 基本假设为基本假设为：交通区：交通区 i 到交通区到交通区 j的出行分布量与的出行分布量与i区的出行发生量区的出行发生量、j区的出行吸引量区的出行吸引量成正比，与成正比，与 i区和区和 j区之间的区之间的出行阻抗出行阻抗成反比。成反比。Casey在在1955年提出最早出现的重力模型年提出最早出现的重力模型 ：2ijjidPPijq()ijijijODqKfcqij交通区交通区i i到交通区到交通区j j的出行分布量；的出行分布量； Oi交通区交通区i i的出行发生量；的出行发生量； Dj交通区交通区j j的出行吸引量；的出行吸引量； f(cij)交通区交通区i i、j j之间的之间的出行阻

16、抗函数；出行阻抗函数； k 、 、 、 模型参数模型参数 重力模型综合考虑了影响出行分布的地区重力模型综合考虑了影响出行分布的地区社会经济社会经济增长因素增长因素和出行空间、时间和出行空间、时间阻碍因阻碍因素素。 与增长系数法相比，重力模型考虑的因与增长系数法相比，重力模型考虑的因素较为全面，尤其是素较为全面，尤其是强调了交通分布与交通强调了交通分布与交通系统之间的相互作用，系统之间的相互作用，比较符合实际情况。比较符合实际情况。 现状的现状的O-DO-D分布分布增长系数法预测增长系数法预测重力模型法预测重力模型法预测即使没有完整的现状即使没有完整的现状OD表也能进行预测。表也能进行预测。（其

17、基本假设为（其基本假设为交通区交通区 i 到交通区到交通区 j的出行分布量与的出行分布量与i区区的出行发生量的出行发生量O（i）、j区的出行吸引量区的出行吸引量D（j）成正比，成正比，与与 i区和区和 j区之间的区之间的出行阻抗出行阻抗成反比。）成反比。）重力模型法重力模型法是交通规划中使用最广泛的是交通规划中使用最广泛的交通分布预测模型交通分布预测模型。 D DO O1 12 23 3合计合计 D DO O1 12 23 3合计合计1 117.0 17.0 7.0 7.0 4.0 4.0 28.0 28.0 1 138.6 38.6 2 27.0 7.0 38.0 38.0 6.0 6.0

18、51.0 51.0 2 291.9 91.9 3 34.0 4.0 5.0 5.0 17.0 17.0 26.0 26.0 3 336.0 36.0 合计合计28.0 28.0 50.0 50.0 27.0 27.0 105.0 105.0 合计合计39.3 39.3 90.3 90.3 36.9 36.9 166.5 166.5 现状现状ODOD表表将来的发生吸引量将来的发生吸引量例例312 利用重力模型法计算利用重力模型法计算OD分布分布ijcijc1 12 23 31 12 23 31 17.07.017.017.022.022.01 14.04.09.09.011.011.02 217

19、.017.015.015.023.023.02 29.09.08.08.012.012.03 322.022.023.023.07.07.03 311.011.012.012.04.04.0cijcij现状行驶时间现状行驶时间将来行驶时间将来行驶时间ijjicDOijq)(要求标定参数要求标定参数重力模型重力模型)ln()ln(ln)ln(ijjiijcDOq22110 xaxaay455. 1173. 1)(124. 0ijjicDOijq 根据是否满足根据是否满足以下约束条件以下约束条件，重力模型，重力模型有有3种形式：种形式： 1-1-无约束重力模型无约束重力模型2-2-单约束重力模型单

20、约束重力模型3-3-双约束重力模型双约束重力模型 1nijjiqD1nijijqO无约束重力模型无约束重力模型FKmMd2万有引力模型万有引力模型qij交通区交通区i i到交通区到交通区j j的出行分布量；的出行分布量； Oi交通区交通区i i的出行发生量；的出行发生量； Dj交通区交通区j j的出行吸引量；的出行吸引量； f(cij)交通区交通区i i、j j之间的之间的出行阻抗函数；出行阻抗函数； k 、 、 、 模型参数模型参数 ()ijijijODqKf c 无约束重力模型是早期的重力模型，其无约束重力模型是早期的重力模型，其模型结构不满足约束条件中的任何一个模型结构不满足约束条件中的

21、任何一个，因此称为无约束重力模型。因此称为无约束重力模型。 1nijjiqD1nijijqO无约束重力模型的标定无约束重力模型的标定，即参数，即参数K K、的确定是的确定是通过拟合现状通过拟合现状ODOD调查资料，用最调查资料，用最小二乘法确定，小二乘法确定，交通阻抗参数应为现状交通交通阻抗参数应为现状交通网络的参数。网络的参数。经验值：经验值：、0.51.0一般令一般令 （1） （2）0.5 或或 1.0 通常事先取上述经验值进行回归分析，以简化为一元通常事先取上述经验值进行回归分析，以简化为一元回归分析。回归分析。单约束重力模型单约束重力模型jijjijjiijcfDcfDOq)(/ )(

22、jijijjijijjiijKcfDKcfDOq)()(乌尔希斯重力模型乌尔希斯重力模型 美国公路局重力模型（美国公路局重力模型（B.P.R.模型）模型） 美国公路局重力模型可以满足ijijqO单约束模型单约束模型双约束重力模型：双约束重力模型：增加平衡系数增加平衡系数aiai、bjbj ，保证出行分布预测得到保证出行分布预测得到的的ODOD矩阵满足约束条件。矩阵满足约束条件。)(ijjjiiijcfDbOaq1)(jijjjicfDba1)(iijiijcfOab出行阻抗出行阻抗是对交通区间交通设施状况是对交通区间交通设施状况和交通工具状况的综合反映，作为反映和交通工具状况的综合反映，作为反

23、映交通区之间交通便利程度的指标，其值交通区之间交通便利程度的指标，其值的大小直接关系着交通区之间出行量的的大小直接关系着交通区之间出行量的多少。多少。出行阻抗指标如何选用？出行阻抗指标如何选用？出行阻抗出行阻抗应选用交通区之间有代表性的应选用交通区之间有代表性的能能反映交通区之间交通便利程度差异反映交通区之间交通便利程度差异的指标。的指标。 以私人交通为主，或以公交为主且公交以私人交通为主，或以公交为主且公交的方式和线路比较均匀，同时道路网布局的方式和线路比较均匀，同时道路网布局也较为均匀的城市，可使用也较为均匀的城市，可使用交通距离交通距离作为作为交通阻抗参数。交通阻抗参数。出行阻抗出行阻抗

24、应选用交通区之间有代表性的应选用交通区之间有代表性的能能反映交通区之间交通便利程度差异反映交通区之间交通便利程度差异的指标。的指标。 当城市路网布局不均，或市内公交方式或线路当城市路网布局不均，或市内公交方式或线路布局不均匀，特别是有地铁等快速、大运量交通布局不均匀，特别是有地铁等快速、大运量交通系统时，采用系统时，采用交通时间交通时间作为阻抗参数较为合适，作为阻抗参数较为合适，此时的交通时间应采用各交通区之间主要的交通此时的交通时间应采用各交通区之间主要的交通方式的交通时间。方式的交通时间。目前，采用目前，采用行程时间函数行程时间函数作为出行阻抗作为出行阻抗函数最为常见，以行程时间函数为出行

25、函数最为常见，以行程时间函数为出行阻抗函数的形式有多种，常用的有以下阻抗函数的形式有多种，常用的有以下3 3种种 ：()ijijf cc()exp()ijijf cc()exp()ijijijf ccc重力模型的检验问题：重力模型的检验问题：如果利用模型计算得到的交通分布量为如果利用模型计算得到的交通分布量为Xij，而实际调查值为而实际调查值为 ，则，则 ijiijjijXXX/ )(2ijX将计算得到的将计算得到的 2值与其临界值比较，值与其临界值比较，如果计算得到的如果计算得到的 2值比临界值小，说明模型拟合良好。值比临界值小，说明模型拟合良好。临界值可以根据自临界值可以根据自由度和显著水

26、平查由度和显著水平查 2的临界值分布标准表得到。的临界值分布标准表得到。 优点：优点：能考虑土地利用和路网变化对人们出行产生能考虑土地利用和路网变化对人们出行产生的影响的影响能考虑交通小区出行阻抗对出行分布的作用能考虑交通小区出行阻抗对出行分布的作用缺点：缺点：缺乏对人的出行行为的分析缺乏对人的出行行为的分析短距离区内出行比例被夸大预测短距离区内出行比例被夸大预测讨论：重力模型的优缺点？讨论：重力模型的优缺点？作业作业自行编制小程序或用计算软件求解例自行编制小程序或用计算软件求解例3-12大作业准备大作业准备1、以小组为单位设计校内、以小组为单位设计校内OD调查或校外调查或校外衔接衔接OD调查

27、表格和方案调查表格和方案2、11月月1日班长利用课堂时间组织讨论形日班长利用课堂时间组织讨论形成一套较为完善的方案（两个班单独教室）成一套较为完善的方案（两个班单独教室）3、上交各个小组制定的原始调查表格和、上交各个小组制定的原始调查表格和方案，班长提供讨论的会议纪要方案，班长提供讨论的会议纪要一、下次补课时间：一、下次补课时间：11月月8日（周四）日（周四）二、上交的作业（电子版）：二、上交的作业（电子版）：1、将各位同学单独完成的交通生成和分、将各位同学单独完成的交通生成和分布预测作业收齐布预测作业收齐2、将各小组独立完成的调查方案收齐、将各小组独立完成的调查方案收齐3、每班各推选一位代表汇报调查经过大、每班各推选一位代表汇报调查经过大家集体讨论完善后的方案家集体讨论完善后的方案