袁家祥,劉小勇,楊秋菊,王星

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

?

基于TransCAD的大型活動交通需求預(yù)測——以烏魯木齊市國際會展中心為例

袁家祥,劉小勇,楊秋菊,王星

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

摘要:舉辦大型活動必將影響城市交通。文中以烏魯木齊市國際會展中心舉辦大型活動為例,根據(jù)舉辦大型活動時的交通特征,以四階段法為研究依據(jù),利用交通預(yù)測軟件TransCAD建立面向大型活動的交通需求預(yù)測仿真平臺,實現(xiàn)未來年交通生成預(yù)測、交通方式劃分、交通分布預(yù)測及交通分配預(yù)測。

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

近年來,越來越多的國際性大型活動選擇在中國舉辦,大型活動的舉辦會引發(fā)少則上千人,多則幾十萬人的集中出行,給原本就十分緊張的城市交通系統(tǒng)帶來巨大壓力,對交通規(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年雅典奧運會中成功應(yīng)用;許焱等以北京奧運會為依托進行交通預(yù)測,闡述了奧運交通需求的特點,分析了客運交通需求和客流分布的特點,并針對該特點給出了交通管理對策;沈晨衛(wèi)等通過天津國際會展中心與同類展會類比分析,對不同區(qū)域客源出行方式需求進行分析,設(shè)計出會展中心周邊及內(nèi)部交通組織方案。該文以烏魯木齊市國際會展中心舉行國際性大型活動為依托,根據(jù)其交通特征,運用TransCAD對大型活動期間舉辦地點的交通需求進行預(yù)測。

1 交通特征分析

大型活動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有直接關(guān)系。烏魯木齊市會展中心能容納數(shù)萬人,沒有舉辦大型活動時,主要為會展中心員工有規(guī)律的上下班出行,還有一些過境交通。舉辦大型活動時,大多數(shù)是基于活動地點的出行,還有一少部分為上下班出行及過境交通。

(2)極強的偶然性和突發(fā)性。舉行大型活動時,交通流量由有規(guī)律的上下班出行突然大幅度增加,流量的總體波動性特大。同時,在出行時間和空間分布方面也具有偶然性,通?；顒娱_始前3 h為高峰期,基于活動地點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)

通過現(xiàn)場交通調(diào)查,將烏魯木齊市會展中心周圍的道路分為快速路、主干道、次干道和支路(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,雙向六車道,規(guī)劃與新增喀什東路延伸段相交,可達市區(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,可達會展中心;喀什東路延伸段:城市主干道,規(guī)劃紅線32 m,雙向四車道;東八家戶規(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,可達會展中心。

圖1 烏魯木齊市國際會展中心路網(wǎng)圖

2.2 會展中心周圍主要交叉口幾何特征與交通特性分析

對會展中心周圍交叉口進行交通量和幾何特性實地調(diào)查,結(jié)果如表1及圖2所示。

采用TransCAD編輯工具針對不同道路等級設(shè)置道路屬性構(gòu)建道路網(wǎng)絡(luò),主要對各級道路路網(wǎng)的屬性進行編碼及輸入。道路的屬性字段主要包括道路名稱、道路等級、路段自由流車速、道路長度、道路分隔形式、機動車道數(shù)、非機動車道數(shù)、路段時間、路段通行能力、路段類型等,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),如路段的長度、車道數(shù)、類型、容量、行程時間、自由流速度等。

表1 烏魯木齊市會展中心周圍交叉口交通量和交叉口幾何特性

圖2 烏魯木齊市會展中心周圍交叉口交通量和交叉口幾何特性示意圖(單位:pcu/h)

2.3 劃分交通小區(qū)

根據(jù)會展中心用地及影響范圍內(nèi)交通小區(qū)的特點,結(jié)合烏魯木齊市行政區(qū)域及周圍各道路的交通特性,將該地區(qū)的影響范圍劃分為10個交通小區(qū),其中內(nèi)部小區(qū)1個、外部小區(qū)9個(如圖3所示)。

圖3 交通小區(qū)劃分

3 交通需求預(yù)測

3.1 交通生成預(yù)測

舉辦大型活動時,TransCAD提供了多種方法進行出行生成建模分析,主要有回歸分析法、類型分類法、離散選擇法等,其中采用較多的是回歸分析法。為了得到活動舉辦期間的交通總量,選取小區(qū)人口數(shù)、城市經(jīng)濟發(fā)展水平、就業(yè)崗位數(shù)、勞動力資源數(shù)等自變量指標,以居民出行OD調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)建立預(yù)測模型。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(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)濟增長、當(dāng)?shù)厝丝谝蛩?、交通地理位置和對世界各地游客的吸引力等方面因?利用式(1)預(yù)測烏魯木齊市會展中心訪客總量最多為100萬人/周左右。

3.2 交通分布預(yù)測

交通分布預(yù)測的目的是求出烏魯木齊市會展中心在未來年各交通小區(qū)的出行交換量,主要分析會展中心各交通小區(qū)的交通產(chǎn)生量去向何方、交通吸引量來自何處。會展中心舉辦活動期間的交通分布預(yù)測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,重力模型可分為無約束、雙約束、單約束、三約束等類型。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)在會展中心的參觀人數(shù)。背景交通量可通過各交通小區(qū)參觀人數(shù)乘以出行次數(shù)來確定,根據(jù)社會經(jīng)濟特點及發(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。以會展中心舉辦活動期間高峰小時流量作為仿真模型的交通輸入流量。首先根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值取日均交通流量20%換算成高峰小時流量(pcu)。考慮會展中心的功能特點,根據(jù)對國內(nèi)外類似場館的調(diào)查結(jié)果,小汽車、公交車出行方式的比例較大,非機動車方式的比例較小。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)的描述進行調(diào)整,確定2016年烏魯木齊市會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8%;步行和自行車5%;其他2%。

把得到的出行人次換算為標準小汽車當(dāng)量數(shù),結(jié)合烏魯木齊市歷年交通流量的增長幅度,同時考慮該地區(qū)周邊其他開發(fā)項目對交通的影響,綜合考慮按年增長率3.8%計算2016年背景交通流量。根據(jù)會展中心周邊用地狀況及周圍路網(wǎng)的建設(shè)進度,預(yù)測2016年周邊主要路段單向機動車高峰流量如表2所示。另外,進行交通需求分析預(yù)測時,由于貨車在展會高峰期只允許在夜間出行,機動車需求分析預(yù)測不包含貨車交通量。進而運用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 烏魯木齊市會展中心主要道路單向高峰背景流量預(yù)測　pcu/h

3.3 交通分配預(yù)測

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。

由于獲得OD矩陣需進行大量交通調(diào)查,工作量十分龐大,代價十分昂貴,并且由于調(diào)查內(nèi)容過于繁瑣及估計方法過于間接,很難保證數(shù)據(jù)的準確性,在實際中廣泛應(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)圖進行OD反推。

得到活動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。在會展中心舉辦活動期間,由于受到突發(fā)性交通因素的影響,觀眾不能準確了解會展中心周圍及整個城市的路網(wǎng)狀況,不能明確選擇到達會展中心的最佳距離。因此,采用隨機因素用戶均衡分配法。由分配結(jié)果可知,大型活動影響下周邊交通量在背景交通的基礎(chǔ)上迅速增加,對周圍路網(wǎng)產(chǎn)生嚴重影響。由TransCAD仿真結(jié)果預(yù)測出會展中心各小區(qū)交通量如表3所示,重點對一些關(guān)鍵路段進行分析。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)。活動的舉辦使會展中心周邊大部分支路交通飽和,陷入嚴重擁堵狀態(tài)。

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

4 結(jié)語

該文以烏魯木齊市會展中心為例,以四階段法為基礎(chǔ),以TransCAD軟件為平臺對大型活動的交通需求進行預(yù)測,實現(xiàn)了烏魯木齊市會展中心舉辦活動期間交通生成、交通分布、交通量分配等預(yù)測及周邊主要道路交通飽和度的分析,分析結(jié)果可有效評價會展中心舉辦活動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:

[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.奧運交通特點及對策研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2004(4).

[3]沈晨衛(wèi),石昆磊.天津國家會展中心交通需求預(yù)測及交通組織方案研究[A].新型城鎮(zhèn)化與交通發(fā)展:2013年中國城市交通規(guī)劃年會暨第27次學(xué)術(shù)研討會論文集[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:中國建筑工業(yè)出版社,2011.

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

[6]邵春福,谷遠利.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)測中的應(yīng)用[J].交通科技與經(jīng)濟,2011(1).

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

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

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

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

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

[13]姜桂艷,李繼偉,趙佳琪.大型活動交通影響評價方法[J].城市交通,2008(5).

[14]趙曉輝,吳兵,董治,等.大型活動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

中圖分類號:U491.1

文獻標志碼:A

文章編號:1671-2668(2016)02-0042-05