楊 明，羅 輝，唐 攀

（長沙理工大學(xué) 交通運輸工程學(xué)院，湖南 長沙 410004）

大型綜合交通樞紐是城市對內(nèi)對外聯(lián)系的紐帶，而交通換乘是綜合交通客運樞紐的核心功能之一。樞紐內(nèi)部的換乘量即為該樞紐范圍內(nèi)銜接的各種交通方式之間交換的客流量。不同交通方式之間的換乘量大小，不僅影響樞紐的空間結(jié)構(gòu)，還影響著樞紐的規(guī)模大小和多樣化設(shè)計。因此，尋找一種有效而簡潔的預(yù)測交通樞紐換乘量的方法，就有了很重要的意義。

樞紐處各種交通方式的集結(jié)和疏散客流總量可以通過傳統(tǒng)的預(yù)測方法根據(jù)現(xiàn)狀人口、交通設(shè)施服務(wù)水平、土地利用性質(zhì)及其分布、經(jīng)濟(jì)情況及發(fā)展趨勢等分析得到，但是各交通方式之間的換乘量確定卻十分復(fù)雜，目前尚沒有十分成熟的算法。在換乘量預(yù)測中，主要方法有以重力模型為代表的集計方法、以Logit模型為代表的非集計方法和最大熵模型算法等。以往的換乘量預(yù)測研究中，對重力模型的研究多集中在雙約束重力模型，利用B.P.R模型的并不多。B.P.R模型是重力模型的修正模型，利用該模型較好地解決了交通樞紐的換乘量分布預(yù)測問題。計算精度也達(dá)到要求，是一種比較理想的進(jìn)行換乘量預(yù)測的模型。

1 換乘量預(yù)測的基本原理

1.1 引入交通分布預(yù)測原理

在傳統(tǒng)的“四階段預(yù)測”中，交通分布分析階段，主要預(yù)測各個交通小區(qū)的發(fā)生和吸引的交通量從哪里來，到哪里去，也就是推求出各小區(qū)間的交通分布量。分布交通量的預(yù)測方法，可以分為增長率法和構(gòu)造模型法，常用的構(gòu)造模型有重力模型、機(jī)會模型、熵最大化模型和概率模型等。

而在交通樞紐的換乘量預(yù)測中，主要研究樞紐內(nèi)各種交通方式的客流集結(jié)量和客流疏散量如何分布。這剛好與上述交通分布的預(yù)測原理有相似之處，可以采用類比的方法，引入交通分布的模型對換乘量進(jìn)行預(yù)測，只需在參數(shù)設(shè)置、模型約束和預(yù)測結(jié)果方面作轉(zhuǎn)換。

1.2 確定換乘量預(yù)測的主要參數(shù)

換乘量預(yù)測與交通分布預(yù)測可進(jìn)行良好的對應(yīng)，具體參數(shù)設(shè)置上也可以類比完成。兩種預(yù)測的表達(dá)對應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 交通分布預(yù)測和換乘量預(yù)測的對應(yīng)關(guān)系

2 換乘量預(yù)測的B.P.R模型研究

2.1 B.P.R模型的建立

用于預(yù)測綜合交通客運樞紐內(nèi)各交通方式間換乘量的B.P.R模型具體形式：

式中：Hij為交通方式i到j(luò)的換乘量，Ii為交通方式i的總集結(jié)量，Dj為交通方式j(luò)的總疏散量，f（Cij）為 換 乘 阻 抗 函 數(shù) 為f（Cij） ＝αexp（－βCij），α，β，γ為待定參數(shù)，Kij為一般系數(shù)。

2.2 模型參數(shù)的標(biāo)定

B.P.R模型是在修正重力模型的基礎(chǔ)上，導(dǎo)入反映交通方式i和交通方式j(luò)之間固有關(guān)系的調(diào)整系數(shù)Kij而得到的，因此在模型的參數(shù)標(biāo)定過程中，Kij的計算方法也比較重要。

Kij是如何得到的呢，求法如下：

1）首先令Kij＝1，得到式Hij＝Ii根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查的樞紐內(nèi)部各種交通方式的換乘量（設(shè)為hij）標(biāo)定模型，從而決定阻抗函數(shù)f（Cij）的系數(shù)；

2）將現(xiàn)狀樞紐內(nèi)部的調(diào)查參數(shù)Ii，Dj，Cij代入模型，求各交通方式間換乘量計算值Hij；

3）由現(xiàn)狀樞紐內(nèi)部各種交通方式的換乘量hij和計算值Hij的比值求Kij；

4）假定Kij的值在將來也不變化，預(yù)測時不做任何修改而直接使用。

3 算 例

以北京市東直門綜合交通客運樞紐為調(diào)查對象，東直門交通樞紐位于北京市核心區(qū)域，該客運樞紐由地鐵東直門站、城鐵東直門站、多路公交站、出租車及社會車輛停車點等構(gòu)成，地鐵2號線、城鐵13號線、私家車、出租車、公交車等多種交通方式在此處匯集。各種交通方式的特性數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 各種交通方式特性數(shù)據(jù)

通過調(diào)查確定各種交通方式的運行速度v、等候時間t、乘車費用a和舒適性b等數(shù)據(jù)，再通過層次分析法確定上述特性數(shù)據(jù)的權(quán)重，進(jìn)而可以得到各種交通方式直接的換乘阻抗Cij，如表3所示。

表3 各交通方式之間的換乘阻抗

交通調(diào)查主要通過現(xiàn)場實際測量、錄像采集以及發(fā)放調(diào)查問卷等方式進(jìn)行，調(diào)查得到的東直門綜合交通客運樞紐高峰小時現(xiàn)狀換乘量如表4所示。

表4 東直門綜合交通客運樞紐高峰小時現(xiàn)狀換乘量

根據(jù)模型求法，首先令Kij＝1，然后根據(jù)表4的高峰小時現(xiàn)狀換乘量標(biāo)定模型，從而得到阻抗函數(shù)f（Cij）系數(shù)。阻抗函數(shù)的參數(shù)標(biāo)定結(jié)果如表5所示。

表5 換乘阻抗函數(shù)參數(shù)標(biāo)定結(jié)果

于是得到換乘阻抗函數(shù)為

經(jīng)過計算，可得東直門綜合交通客運樞紐高峰小時換乘交通量預(yù)測值，如表6所示。

表6 東直門綜合交通客運樞紐高峰小時換乘交通量預(yù)測值

經(jīng)過迭代計算和修正，該模型計算結(jié)果精度符合要求。

4 結(jié) 論

通過借鑒交通規(guī)劃“四階段法”中交通分布預(yù)測原理，合理地解決了交通樞紐的客運換乘量問題。采用B.P.R重力模型，以北京市東直門交通樞紐為例進(jìn)行了預(yù)測。模型的參數(shù)標(biāo)定比較簡單，計算量不大，并且有較強(qiáng)的理論性。

1）該模型在直觀上容易理解，不要求調(diào)查數(shù)據(jù)中任意兩種換乘方式之間的換乘量不為零，而且能通過換乘阻抗函數(shù)反映各方式之間換乘時間、距離等因素對換乘量的影響。

2）在建立阻抗函數(shù)時，如果僅僅利用換乘時間或者行走距離作為換乘阻抗，就忽略了除樞紐內(nèi)各方式間空間布局之外的其他因素，但本文通過層次分析法建立的阻抗函數(shù)，很好地克服了這一問題，將換乘的方便性、舒適性等因素考慮在內(nèi)，大大提高了模型的空間轉(zhuǎn)移性。

3）將層次分析法和重力模型相結(jié)合，在模型的總體結(jié)構(gòu)上應(yīng)用重力模型B.P.R，在模型的細(xì)部應(yīng)用層次分析法建立阻抗函數(shù)，就可以充分利用兩者的優(yōu)點，既保證了模型具有較高的空間和時間可轉(zhuǎn)移性，又大大降低了建模、預(yù)測等過程的復(fù)雜性。

不足之處在于所用調(diào)查數(shù)據(jù)不夠全面，而且沒有考慮出行者的個人行為對交通換乘的影響，需在今后的研究中建立更完善的模型，進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。

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