袁家祥,劉小勇,楊秋菊,王星

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052)

?

基于TransCAD的大型活動(dòng)交通需求預(yù)測(cè)——以烏魯木齊市國(guó)際會(huì)展中心為例

袁家祥,劉小勇,楊秋菊,王星

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052)

摘要:舉辦大型活動(dòng)必將影響城市交通。文中以烏魯木齊市國(guó)際會(huì)展中心舉辦大型活動(dòng)為例,根據(jù)舉辦大型活動(dòng)時(shí)的交通特征,以四階段法為研究依據(jù),利用交通預(yù)測(cè)軟件TransCAD建立面向大型活動(dòng)的交通需求預(yù)測(cè)仿真平臺(tái),實(shí)現(xiàn)未來(lái)年交通生成預(yù)測(cè)、交通方式劃分、交通分布預(yù)測(cè)及交通分配預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞:城市交通;TransCAD;大型活動(dòng);交通需求預(yù)測(cè)

近年來(lái),越來(lái)越多的國(guó)際性大型活動(dòng)選擇在中國(guó)舉辦,大型活動(dòng)的舉辦會(huì)引發(fā)少則上千人,多則幾十萬(wàn)人的集中出行,給原本就十分緊張的城市交通系統(tǒng)帶來(lái)巨大壓力,對(duì)交通規(guī)劃、交通影響分析、交通管理等提出了更高的要求。

Matthew G.Karlaftis在大型活動(dòng)的基礎(chǔ)上建立了交通決策支持系統(tǒng)優(yōu)化模型,并在2004年雅典奧運(yùn)會(huì)中成功應(yīng)用;許焱等以北京奧運(yùn)會(huì)為依托進(jìn)行交通預(yù)測(cè),闡述了奧運(yùn)交通需求的特點(diǎn),分析了客運(yùn)交通需求和客流分布的特點(diǎn),并針對(duì)該特點(diǎn)給出了交通管理對(duì)策;沈晨衛(wèi)等通過(guò)天津國(guó)際會(huì)展中心與同類(lèi)展會(huì)類(lèi)比分析,對(duì)不同區(qū)域客源出行方式需求進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)出會(huì)展中心周邊及內(nèi)部交通組織方案。該文以烏魯木齊市國(guó)際會(huì)展中心舉行國(guó)際性大型活動(dòng)為依托,根據(jù)其交通特征,運(yùn)用TransCAD對(duì)大型活動(dòng)期間舉辦地點(diǎn)的交通需求進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1 交通特征分析

大型活動(dòng)舉辦地的交通與城市交通相連接,具有比較鮮明的特性,主要體現(xiàn)在:

(1)交通出行較單一。交通出行與是否舉辦活動(dòng)有直接關(guān)系。烏魯木齊市會(huì)展中心能容納數(shù)萬(wàn)人,沒(méi)有舉辦大型活動(dòng)時(shí),主要為會(huì)展中心員工有規(guī)律的上下班出行,還有一些過(guò)境交通。舉辦大型活動(dòng)時(shí),大多數(shù)是基于活動(dòng)地點(diǎn)的出行,還有一少部分為上下班出行及過(guò)境交通。

(2)極強(qiáng)的偶然性和突發(fā)性。舉行大型活動(dòng)時(shí),交通流量由有規(guī)律的上下班出行突然大幅度增加,流量的總體波動(dòng)性特大。同時(shí),在出行時(shí)間和空間分布方面也具有偶然性,通?；顒?dòng)開(kāi)始前3 h為高峰期,基于活動(dòng)地點(diǎn)的西面八方的客流劇增。

2 交通調(diào)查數(shù)據(jù)處理及分析

2.1 創(chuàng)建路網(wǎng)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)交通調(diào)查,將烏魯木齊市會(huì)展中心周?chē)牡缆贩譃榭焖俾?、主干道、次干道和支?如圖1所示)。按規(guī)劃形成的道路有河南東路,目前已全線貫通;未來(lái)按規(guī)劃新增道路主要有七道灣路、南湖北路延伸段、喀什東路延伸段、東八家戶(hù)規(guī)劃延伸段。七道灣路:城市主干道,規(guī)劃紅線60 m,雙向六車(chē)道,規(guī)劃與新增喀什東路延伸段相交,可達(dá)市區(qū);南湖北路延伸段:城市主干道,規(guī)劃紅線33 m,雙向四車(chē)道,規(guī)劃分別與河南東路及新增喀什東路延伸段相交,可達(dá)會(huì)展中心;喀什東路延伸段:城市主干道,規(guī)劃紅線32 m,雙向四車(chē)道;東八家戶(hù)規(guī)劃延伸段:城市主干道,規(guī)劃紅線24 m,規(guī)劃分別與七道灣路、河南東路相交,可達(dá)會(huì)展中心。

圖1 烏魯木齊市國(guó)際會(huì)展中心路網(wǎng)圖

2.2 會(huì)展中心周?chē)饕徊婵趲缀翁卣髋c交通特性分析

對(duì)會(huì)展中心周?chē)徊婵谶M(jìn)行交通量和幾何特性實(shí)地調(diào)查,結(jié)果如表1及圖2所示。

采用TransCAD編輯工具針對(duì)不同道路等級(jí)設(shè)置道路屬性構(gòu)建道路網(wǎng)絡(luò),主要對(duì)各級(jí)道路路網(wǎng)的屬性進(jìn)行編碼及輸入。道路的屬性字段主要包括道路名稱(chēng)、道路等級(jí)、路段自由流車(chē)速、道路長(zhǎng)度、道路分隔形式、機(jī)動(dòng)車(chē)道數(shù)、非機(jī)動(dòng)車(chē)道數(shù)、路段時(shí)間、路段通行能力、路段類(lèi)型等,不同層面的道路網(wǎng)絡(luò)略有不同。檢查道路網(wǎng)中交叉口節(jié)點(diǎn)的連接方式,分清平面交叉口和立體交叉口,分析其渠化及流量屬性。將收集數(shù)據(jù)輸入TransCAD中,TransCAD路網(wǎng)的信息輸入不僅包括道路的幾何信息,還包括具體的與之相適應(yīng)的路段屬性數(shù)據(jù),如路段的長(zhǎng)度、車(chē)道數(shù)、類(lèi)型、容量、行程時(shí)間、自由流速度等。

表1 烏魯木齊市會(huì)展中心周?chē)徊婵诮煌亢徒徊婵趲缀翁匦?/p>

圖2 烏魯木齊市會(huì)展中心周?chē)徊婵诮煌亢徒徊婵趲缀翁匦允疽鈭D(單位:pcu/h)

2.3 劃分交通小區(qū)

根據(jù)會(huì)展中心用地及影響范圍內(nèi)交通小區(qū)的特點(diǎn),結(jié)合烏魯木齊市行政區(qū)域及周?chē)鞯缆返慕煌ㄌ匦?將該地區(qū)的影響范圍劃分為10個(gè)交通小區(qū),其中內(nèi)部小區(qū)1個(gè)、外部小區(qū)9個(gè)(如圖3所示)。

圖3 交通小區(qū)劃分

3 交通需求預(yù)測(cè)

3.1 交通生成預(yù)測(cè)

舉辦大型活動(dòng)時(shí),TransCAD提供了多種方法進(jìn)行出行生成建模分析,主要有回歸分析法、類(lèi)型分類(lèi)法、離散選擇法等,其中采用較多的是回歸分析法。為了得到活動(dòng)舉辦期間的交通總量,選取小區(qū)人口數(shù)、城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、就業(yè)崗位數(shù)、勞動(dòng)力資源數(shù)等自變量指標(biāo),以居民出行OD調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)建立預(yù)測(cè)模型。其基本形式為:

式中:Y為交通小區(qū)生成交通量;Xi為第i種指標(biāo)(i=1,2,3,…,m);a0、ai為回歸模型系數(shù)(i=1,2,3,…,m)。

考慮到當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、當(dāng)?shù)厝丝谝蛩亍⒔煌ǖ乩砦恢煤蛯?duì)世界各地游客的吸引力等方面因素,利用式(1)預(yù)測(cè)烏魯木齊市會(huì)展中心訪客總量最多為100萬(wàn)人/周左右。

3.2 交通分布預(yù)測(cè)

交通分布預(yù)測(cè)的目的是求出烏魯木齊市會(huì)展中心在未來(lái)年各交通小區(qū)的出行交換量,主要分析會(huì)展中心各交通小區(qū)的交通產(chǎn)生量去向何方、交通吸引量來(lái)自何處。會(huì)展中心舉辦活動(dòng)期間的交通分布預(yù)測(cè)采用最常用的重力模型法,其基本原理:假定城市交通小區(qū)i到j(luò)的交通分布量與交通小區(qū)i的發(fā)生量成正比,與交通小區(qū)j的吸引量也成正比,而與交通小區(qū)i到j(luò)之間的交通阻抗成反比。根據(jù)不同的約束情況,重力模型可分為無(wú)約束、雙約束、單約束、三約束等類(lèi)型。其一般形式為:

式中:Tij為交通小區(qū)i到交通小區(qū)j的交通量;a為參數(shù);Pi為交通小區(qū)i的出行總量;Aj為交通小區(qū)j的出行總量;f(cij)為阻抗函數(shù)。

應(yīng)用重力模型法在TransCAD中可得到烏魯木齊市各交通小區(qū)在會(huì)展中心的參觀人數(shù)。背景交通量可通過(guò)各交通小區(qū)參觀人數(shù)乘以出行次數(shù)來(lái)確定,根據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)及發(fā)展規(guī)劃等因素,將2016年的每日人均出行次數(shù)設(shè)定為2.5。以會(huì)展中心舉辦活動(dòng)期間高峰小時(shí)流量作為仿真模型的交通輸入流量。首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值取日均交通流量20%換算成高峰小時(shí)流量(pcu)?？紤]會(huì)展中心的功能特點(diǎn),根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外類(lèi)似場(chǎng)館的調(diào)查結(jié)果,小汽車(chē)、公交車(chē)出行方式的比例較大,非機(jī)動(dòng)車(chē)方式的比例較小。根據(jù)現(xiàn)階段烏魯木齊市居民出行方式比例,結(jié)合《烏魯木齊市城市綜合交通規(guī)劃》中關(guān)于烏魯木齊市各規(guī)劃年限居民出行方式結(jié)構(gòu)的描述進(jìn)行調(diào)整,確定2016年烏魯木齊市會(huì)展中心的總體出行方式構(gòu)成如下:公共交通43%;私人交通42%;貨車(chē)8%;步行和自行車(chē)5%;其他2%。

把得到的出行人次換算為標(biāo)準(zhǔn)小汽車(chē)當(dāng)量數(shù),結(jié)合烏魯木齊市歷年交通流量的增長(zhǎng)幅度,同時(shí)考慮該地區(qū)周邊其他開(kāi)發(fā)項(xiàng)目對(duì)交通的影響,綜合考慮按年增長(zhǎng)率3.8%計(jì)算2016年背景交通流量。根據(jù)會(huì)展中心周邊用地狀況及周?chē)肪W(wǎng)的建設(shè)進(jìn)度,預(yù)測(cè)2016年周邊主要路段單向機(jī)動(dòng)車(chē)高峰流量如表2所示。另外,進(jìn)行交通需求分析預(yù)測(cè)時(shí),由于貨車(chē)在展會(huì)高峰期只允許在夜間出行,機(jī)動(dòng)車(chē)需求分析預(yù)測(cè)不包含貨車(chē)交通量。進(jìn)而運(yùn)用TransCAD可得到建模路網(wǎng)上的背景交通量及各交通小區(qū)單位出行次數(shù)。

表2 烏魯木齊市會(huì)展中心主要道路單向高峰背景流量預(yù)測(cè)　pcu/h

3.3 交通分配預(yù)測(cè)

交通分配的目的是將各種出行方式的OD矩陣以一定的路徑選擇原則分配到交通網(wǎng)絡(luò)的各條道路上,求出各道路的交通量及其他交通指標(biāo)。

由于獲得OD矩陣需進(jìn)行大量交通調(diào)查,工作量十分龐大,代價(jià)十分昂貴,并且由于調(diào)查內(nèi)容過(guò)于繁瑣及估計(jì)方法過(guò)于間接,很難保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,在實(shí)際中廣泛應(yīng)用OD反推技術(shù)。OD矩陣反推是根據(jù)調(diào)查路段交通量反推現(xiàn)狀OD矩陣的過(guò)程。在交通需求分析中,由于OD矩陣很難獲得,而路段交通流量很容易采集到,在TransCAD軟件中將分布預(yù)測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)化為PA矩陣,再結(jié)合軟件中的小區(qū)圖和路網(wǎng)圖進(jìn)行OD反推。

得到活動(dòng)舉辦期間的交通總量后即可將各交通小區(qū)之間出行分布量分配到交通道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中。在TransCAD交通仿真軟件中共提供7種交通分配方法。在會(huì)展中心舉辦活動(dòng)期間,由于受到突發(fā)性交通因素的影響,觀眾不能準(zhǔn)確了解會(huì)展中心周?chē)罢麄€(gè)城市的路網(wǎng)狀況,不能明確選擇到達(dá)會(huì)展中心的最佳距離。因此,采用隨機(jī)因素用戶(hù)均衡分配法。由分配結(jié)果可知,大型活動(dòng)影響下周邊交通量在背景交通的基礎(chǔ)上迅速增加,對(duì)周?chē)肪W(wǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。由TransCAD仿真結(jié)果預(yù)測(cè)出會(huì)展中心各小區(qū)交通量如表3所示,重點(diǎn)對(duì)一些關(guān)鍵路段進(jìn)行分析。其中高峰期超飽和的道路有河灘快速路(蘇州路以南段)、河灘快速路(喀什東路以北段)、河南東路(河灘快速路以東段)、河南東路(河灘快速路以西段)、河南東路(七道灣路以西段);過(guò)飽和的道路有七道灣路(蘇州路以南段)、烏奇公路(喀什東路以北段)、喀什東路(河灘快速路以西段)、南湖北路(蘇州路以南段)?；顒?dòng)的舉辦使會(huì)展中心周邊大部分支路交通飽和,陷入嚴(yán)重?fù)矶聽(tīng)顟B(tài)。

表3 烏魯木齊市會(huì)展中心周邊主要道路TransCAD預(yù)測(cè)交通量　pcu/h

4 結(jié)語(yǔ)

該文以烏魯木齊市會(huì)展中心為例,以四階段法為基礎(chǔ),以TransCAD軟件為平臺(tái)對(duì)大型活動(dòng)的交通需求進(jìn)行預(yù)測(cè),實(shí)現(xiàn)了烏魯木齊市會(huì)展中心舉辦活動(dòng)期間交通生成、交通分布、交通量分配等預(yù)測(cè)及周邊主要道路交通飽和度的分析,分析結(jié)果可有效評(píng)價(jià)會(huì)展中心舉辦活動(dòng)期間周邊道路的可靠性,為交通組織和交通管理提供有效支撐。

參考文獻(xiàn):

[1]Matthew G K,Konstantinos Kepaptsaglou,Anthony Stathopoulos.A decision support system for special events public network planning:the case of the athens 2004 summer Olympics[A].TRB Annual Meeting CD -ROM[C].2004.

[2]許焱,榮建,劉小明,等.奧運(yùn)交通特點(diǎn)及對(duì)策研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2004(4).

[3]沈晨衛(wèi),石昆磊.天津國(guó)家會(huì)展中心交通需求預(yù)測(cè)及交通組織方案研究[A].新型城鎮(zhèn)化與交通發(fā)展:2013年中國(guó)城市交通規(guī)劃年會(huì)暨第27次學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2014.

[4]章玉,胡興華,王佳.交通規(guī)劃模型TransCAD的操作與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[5]趙慧珍,閆山,謝世滿.大型活動(dòng)下交通需求預(yù)測(cè)仿真及實(shí)例分析[J].網(wǎng)絡(luò)與信息工程,2015(2).

[6]邵春福,谷遠(yuǎn)利.交通規(guī)劃[M].北京:北京交通大學(xué)出版社,2012.

[7]宋睿,晏克非,鄭建.TransCAD在四階段交通需求預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J].交通科技與經(jīng)濟(jì),2011(1).

[8]楊波,張忠義,李文勇.基于仿真分析的大型活動(dòng)交通管理方案評(píng)價(jià)[J].公路與汽運(yùn),2009(5).

[9]陸建,崔洪軍,潘建芳.大型活動(dòng)交通研究范圍確定方法[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào):交通科學(xué)與工程版,2009,33(3).

[10]章輝.大型活動(dòng)交通需求預(yù)測(cè)和疏散方案研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2007.

[11]王振報(bào),李金山,陳艷艷.大型活動(dòng)期間交通影響分析方法研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào):交通科學(xué)與工程版,2010,34(4).

[12]趙躍萍.大型活動(dòng)事件下的城市交通需求預(yù)測(cè)方法研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2008.

[13]姜桂艷,李繼偉,趙佳琪.大型活動(dòng)交通影響評(píng)價(jià)方法[J].城市交通,2008(5).

[14]趙曉輝,吳兵,董治,等.大型活動(dòng)中心交通需求管理策略研究[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2009(1).

收稿日期:2015-09-08

中圖分類(lèi)號(hào):U491.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1671-2668(2016)02-0042-05