康　抗

(中國(guó)電建西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安　710065)

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地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道交通預(yù)測(cè)方法研究及實(shí)例應(yīng)用

康抗

(中國(guó)電建西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安710065)

對(duì)新型地下交通建設(shè)類(lèi)型，大型地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道進(jìn)行交通需求預(yù)測(cè)分析研究?？紤]規(guī)劃年聯(lián)絡(luò)道會(huì)與多種交通方式接駁，選取了基于 “四階段法”的數(shù)學(xué)模型體系，并在交通流分配階段中給出兩個(gè)模型，通過(guò)關(guān)鍵路段流量分配，由整個(gè)區(qū)域的交通流向地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)線流量預(yù)測(cè)推進(jìn)。以銀川某商務(wù)區(qū)地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道為例對(duì)模型體系應(yīng)用，計(jì)算規(guī)劃年聯(lián)絡(luò)道交通量及節(jié)點(diǎn)飽和度。 數(shù)據(jù)顯示預(yù)測(cè)模型體系在一定程度上能夠?qū)Υ祟?lèi)新型地下交通類(lèi)型進(jìn)行交通量預(yù)測(cè)。

；地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道；交通需求；土地利用；預(yù)測(cè)模型

0　引言

交通需求預(yù)測(cè)是交通工程建設(shè)的基礎(chǔ)，隨著城市建設(shè)的不斷深入，涌現(xiàn)出多種類(lèi)型的交通工程建設(shè)類(lèi)型，而且這些建設(shè)類(lèi)型不只在地面向高層發(fā)展，越來(lái)越多的規(guī)劃向地下延伸，例如：地下交通樞紐、地下商業(yè)中心，大型地下車(chē)庫(kù)等。本文對(duì)地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道的交通預(yù)測(cè)方法進(jìn)行梳理，并以實(shí)例的應(yīng)用來(lái)輔助研究。

地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道是片區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)劃后，土地在地面上被利用后向地下發(fā)展的立體化映射，地面的土地?zé)o法滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的停車(chē)需求，繼而轉(zhuǎn)為開(kāi)辟地下空間，在片區(qū)進(jìn)行一體化發(fā)展時(shí)(多見(jiàn)于片區(qū)規(guī)劃為商務(wù)、商業(yè)區(qū))，需要對(duì)地下停車(chē)區(qū)形成體系，以便管理，減少片區(qū)地面車(chē)輛交織，快速疏通片區(qū)外來(lái)車(chē)輛等。在規(guī)劃上，地下車(chē)路聯(lián)絡(luò)道從地面進(jìn)入，以一條或多條主線貫穿于整個(gè)地下片區(qū)，并以分支導(dǎo)流進(jìn)入地塊的停車(chē)區(qū)域，再將主線合流駛出地面。

地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道的車(chē)流預(yù)測(cè)與地面片區(qū)的不盡相同。地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道的車(chē)流預(yù)測(cè)是比傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)更進(jìn)一步，在區(qū)域交通流預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，配流進(jìn)入地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道，并在地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道的節(jié)點(diǎn)上預(yù)測(cè)車(chē)流計(jì)算飽和度。在預(yù)測(cè)過(guò)程中要考慮可持續(xù)發(fā)展，考慮規(guī)劃發(fā)展中聯(lián)絡(luò)道是否與其他交通方式接駁，例如：地鐵，BRT等。

1　基本思路

此次預(yù)測(cè)方法研究基于四階段法預(yù)測(cè)步驟(發(fā)生與吸引、交通的分布、交通方式劃分以及交通流分配)：

1) 對(duì)研究的整個(gè)區(qū)域現(xiàn)狀交通流作一調(diào)查分析。在不同用地分類(lèi)性質(zhì)、建設(shè)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，根據(jù)土地利用與交通需求的關(guān)系模擬整個(gè)區(qū)域交通的發(fā)生與吸引量。

2) 本論文擬采用雙約束重力模型進(jìn)行收斂計(jì)算，獲得交通分區(qū)間的交通分布量。雙約束重力模型能同時(shí)保證產(chǎn)生量和吸引量的守恒，對(duì)于每個(gè)出行區(qū)有對(duì)應(yīng)，每個(gè)吸引區(qū)有對(duì)應(yīng)(為交通調(diào)整系數(shù))。見(jiàn)式(1)～式(8)。

3) 通過(guò)交通方式選擇非集計(jì)模型中的Logit模型，然Logit模型在預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景交通量時(shí)有一定缺陷，在遠(yuǎn)景規(guī)劃中往往有軌道交通的銜接，Logit模型并未考慮軌道交通方式的存在對(duì)公共汽車(chē)的選擇上有很大影響，因此在Logit模型的IIA特性(兩種方案的相對(duì)優(yōu)劣僅取決于兩種方案的特性)明顯不成立時(shí)，可采用嵌套Logit模型。見(jiàn)式(9)。

4) 步行和騎行采用最短路徑法，路網(wǎng)機(jī)動(dòng)車(chē)采用容量限制-多路徑概率分配法(容量限制-迭代平衡分配)進(jìn)行均衡分配計(jì)算，得到擬建項(xiàng)目影響區(qū)域內(nèi)的細(xì)部交通流分布狀況，得出關(guān)鍵線路的流量(關(guān)鍵線路：地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道進(jìn)出口所在道路)。根據(jù)原始的現(xiàn)狀交通流，可得到進(jìn)入地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道的配流百分比。見(jiàn)式(10)、式(11)。

5) 在內(nèi)部聯(lián)絡(luò)道的規(guī)劃基礎(chǔ)上采用用戶(hù)均衡分配模型分配地下交通線路各段落的交通量，預(yù)測(cè)其飽和度。用戶(hù)均衡分配模型(User Equilibrium 模型)，假設(shè)用戶(hù)完全掌握路網(wǎng)運(yùn)行信息，所有用戶(hù)按照使自己運(yùn)行費(fèi)用最小的原則選擇其行車(chē)路線，而用戶(hù)的運(yùn)行廣義費(fèi)用則隨該路段的交通量的大小而變化。運(yùn)行廣義費(fèi)用主要考慮行車(chē)的時(shí)間費(fèi)用。見(jiàn)式(12)。

2　模型應(yīng)用

2.1土地利用與交通需求模型

(1)

(2)

2.2雙約束重力模型

雙約束重力模型的基本形式為：

(3)

(4)

(5)

其中：Tij為從交通小區(qū)i到j(luò)的出行量；Pi為交通小區(qū)i的出行發(fā)生總量；Aj為交通小區(qū)j的出行吸引總量；Ki、Kj為平衡系數(shù)；f(tij)為阻抗函數(shù)。

阻抗函數(shù)有如下3種形式：

(6)

(7)

(8)

2.3Logit模型

(9)

i=walk，bike，ebike，taxi，car，bus

Ui=aiIVTi+biOVTi+CiFarei+

其中：P(i)為第i方式的被選概率；Ui為各種出行方式的效用；IVTi為各種交通方式出行時(shí)間；OVTi為各種方式出行的車(chē)外時(shí)間，包括步行時(shí)間、候車(chē)時(shí)間、換乘時(shí)間、停取車(chē)時(shí)間等；Farei為各種交通方式出行的油費(fèi)、車(chē)費(fèi)等費(fèi)用；Penaltyi為該交通方式換乘的心理懲罰值；VOT為某種出行目的的時(shí)間價(jià)值(在公共交通中出現(xiàn))；a，b，c，Constant為交通方式需要標(biāo)定的常數(shù)。

2.4容量限制-多路徑概率分配步驟

步驟0：假定各路段流量為0，按零流量計(jì)算初始路阻，并分配OD表。

步驟1：分配流量計(jì)算路阻，重新分配OD表，比較新分配的路段流量與原來(lái)分配的路段流量以及兩組路阻。

步驟2：若比較接近，則迭代結(jié)束，獲得分配流量。

步驟3：為避免不收斂，設(shè)置迭代次數(shù)N(N>4)，取最后4次的路段流量平均值，并當(dāng)前迭代阻抗值為前2次阻抗的加權(quán)值。流程中，每次都利用當(dāng)前流量更新路阻，令路段a當(dāng)前路阻為：

(10)

路阻的更新采用下列的加權(quán)平均公式：

(11)

2.5用戶(hù)均衡分配模型

基于迭代加權(quán)法MSA達(dá)到平衡的結(jié)果，即出行者認(rèn)為改變路徑不可能再改進(jìn)出行時(shí)間。在每次的迭代過(guò)程中，計(jì)算路網(wǎng)中各路段的流量并考慮路段通行能力的限制和路段相關(guān)的出行時(shí)間。路阻函數(shù)采用Akcelik延誤函數(shù)(HCM2000)，這一函數(shù)既包括了路段行駛時(shí)間，同時(shí)也包含了交叉口的延誤時(shí)間。

R=R0+D0+0.25T×

(12)

其中：R為路段行駛時(shí)間；R0為路段自由流行駛時(shí)間；D0為零交通流量控制延誤；T為預(yù)期需求持續(xù)時(shí)間；v/c為路段流率；J為標(biāo)定參數(shù)；L為路段長(zhǎng)度。

步驟4：收斂判斷。設(shè)定ε，令：

3　實(shí)例應(yīng)用

銀川市某商務(wù)區(qū)擬建設(shè)地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道，聯(lián)絡(luò)道規(guī)劃為2層，分為地下一層和地下二層兩層。采用地下一層由西向東單向通行，地下二層兩層由東向西單向通行的交通組織形式來(lái)連接各個(gè)地塊的車(chē)庫(kù)，分別在A路和B路設(shè)置兩對(duì)出入口，在A路設(shè)置地下一層入口和地下二層出口；在B路設(shè)置地下二層入口和地下一層出口。車(chē)輛分層駛?cè)牒蠓?條主線貫穿南北區(qū)，并在距離出口固定距離合流。地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)線僅允許小汽車(chē)駛?cè)?，圖1。該商務(wù)區(qū)的建筑類(lèi)型為，商業(yè)用地18.9萬(wàn)m2，辦公401萬(wàn)m2，娛樂(lè)19.5萬(wàn)m2，酒店27.2萬(wàn)m2，居住16.5萬(wàn)m2，共483.1萬(wàn)m2。根據(jù)現(xiàn)狀交通調(diào)查及各類(lèi)建筑的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度，以及小區(qū)的劃分(57個(gè)交通小區(qū)，其中11個(gè)外部小區(qū)，46個(gè)內(nèi)部小區(qū))。區(qū)域出行方式近期以小客車(chē)、公共汽車(chē)為主，而非機(jī)動(dòng)車(chē)、人行出行比例很低。出行目的主要以上班，回程，彈性為主。區(qū)域出行方式遠(yuǎn)期除小客車(chē)、公共汽車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)、人行之外還規(guī)劃了BRT和地鐵運(yùn)輸分擔(dān)出行流(2020年建成BRT及地鐵)。地下車(chē)路聯(lián)絡(luò)道，連接地下各地塊車(chē)庫(kù)。以2020年高峰小時(shí)出行為例，按照四階段法預(yù)測(cè)交通流。

第1步：根據(jù)商務(wù)區(qū)出行調(diào)查，得到現(xiàn)狀平均出行次數(shù)，分析2020年銀川市的經(jīng)濟(jì)情況，對(duì)比國(guó)內(nèi)外同等城市，確定規(guī)劃年的人均出行次數(shù)，按照土地利用和交通需求模型，可得到高峰小時(shí)需求量，表1。

圖1　地下車(chē)路聯(lián)絡(luò)道規(guī)劃圖

表1 2020年高峰小時(shí)交通生成量用地性質(zhì)面積/(萬(wàn)m2)產(chǎn)生率/(人/萬(wàn)m2)吸引率/(人/萬(wàn)m2)產(chǎn)生量/人次吸引量/人次商業(yè)18.931429059365479辦公4016738227017153089娛樂(lè)19.515117829523466酒店27.215019840755404居住16.572271183451合計(jì)483.141163167889

第2步：根據(jù)雙約束重力模型法，并使用Gamma阻抗函數(shù)計(jì)算進(jìn)行收斂計(jì)算，得到出行分布。

第3步：考慮遠(yuǎn)景規(guī)劃中BRT及軌道交通對(duì)出行的影響，根據(jù)Logit模型，計(jì)算各類(lèi)交通方式的出行分擔(dān)率，得到高峰小時(shí)的機(jī)動(dòng)車(chē)為37 775 pcu/h(軌道交通為31 227人/h，BRT為20 818人/h)，圖2。并得到區(qū)域高峰小時(shí)機(jī)動(dòng)車(chē)出行OD。

圖2　各種交通方式分擔(dān)率

第4步：根據(jù)容量限制-多路徑概率分配步驟進(jìn)行交通分配。計(jì)算得到關(guān)鍵路段(出入口所在路段)2020年高峰小時(shí)交通量表，表2。并依據(jù)初始流量得到分層進(jìn)出地下車(chē)庫(kù)的車(chē)流量，表3。根據(jù)簡(jiǎn)單的通行能力測(cè)算，可得出每層分支的2個(gè)主線各為2車(chē)道，通行能力1 916 pcu/h，關(guān)鍵線路進(jìn)入地下車(chē)庫(kù)的出入口為4車(chē)道。

第5步：根據(jù)USE，分配聯(lián)絡(luò)道內(nèi)部的交通流，并預(yù)測(cè)飽和度，圖3，圖4，表4。

表2 2020年關(guān)鍵路段高峰小時(shí)交通量表 (pcu·h-1)地下空間關(guān)鍵道路對(duì)應(yīng)路段2020年地下一層A路C路～緯五路3337B路大連路～緯四路2485地下二層A路緯五路～緯六路3766B路緯四路～緯七路2940

表3 2020年分層駛?cè)腭偝雎?lián)絡(luò)道的車(chē)流量 (pcu·h-1)地下空間關(guān)鍵道路分類(lèi)2020年地下一層A路入口2135B路出口1744地下二層A路出口1963B路入口2410

圖3　地下一層主要流線節(jié)點(diǎn)編號(hào)示意圖

圖4　地下二層主要流線節(jié)點(diǎn)編號(hào)示意圖

表4 2020年分層駛?cè)腭偝雎?lián)絡(luò)道的車(chē)流量地下一層地下二層北側(cè)主線南側(cè)主線北側(cè)主線南側(cè)主線路段交通量/(pcu·h-1)飽和度路段交通量/(pcu·h-1)飽和度路段交通量/(pcu·h-1)飽和度路段交通量/(pcu·h-1)飽和度1-29730.6013-1411160.6922-2310500.6533-3411970.742-39540.5914-1510010.6223-249540.5934-3511940.743-48490.5215-166690.4124-258280.5135-3610590.654-51580.1016-176440.4025-274820.3036-376980.435-66910.4317-185360.3327-284790.3037-386220.386-75480.3418-193900.2428-293180.2038-395090.317-84030.2519-201270.0829-301930.1239-404050.258-101590.1020-21580.0430-311040.0640-412400.1510-112430.1531-32490.0341-421240.0811-121320.0842-43770.05

4　結(jié)束語(yǔ)

大型地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道是種新型的地下交通建設(shè)類(lèi)型，在國(guó)內(nèi)比較少見(jiàn)。在遠(yuǎn)景規(guī)劃中同BRT及地鐵接駁，是地下樞紐工程的小型縮影。本文建立的四階段模型，是根據(jù)地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道的特殊性選擇的。該類(lèi)型建設(shè)與地面土地利用類(lèi)型密切相關(guān)，選擇土地利用與交通需求模型靜態(tài)模型預(yù)測(cè)區(qū)域交通量的生成。在Logit模型中，計(jì)算各種出行方式分擔(dān)率，若只存在公交車(chē)和小汽車(chē)，其分擔(dān)率分別為61.67%和38.33%，當(dāng)加入BRT及軌道交通，心理懲罰值及時(shí)間價(jià)值會(huì)更新。在交通量的分配過(guò)程中區(qū)域交通配流和地下聯(lián)絡(luò)道的配流選取了2個(gè)不同的模型(增量分配法和隨機(jī)平衡分配發(fā))。前者考慮“變化路阻”的交通量分配，后者著重于遵循Wardrop第一原理，只不過(guò)用戶(hù)是估計(jì)阻抗最小路徑出行。由于模型的抽象化和實(shí)際問(wèn)題的復(fù)雜性，在研究過(guò)程中仍存在許多不足之處。在實(shí)例應(yīng)用中，作者對(duì)整個(gè)商務(wù)區(qū)進(jìn)行了完整的調(diào)研，得到了可靠的數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)計(jì)算。在該項(xiàng)目中，因?yàn)槠涮厥庑?，商?wù)區(qū)的主要交通量屬性為上下班，且在地下車(chē)庫(kù)聯(lián)絡(luò)道僅有小汽車(chē)允許出入，對(duì)模型的映射度不夠。

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2016-04-18

康抗(1989-)，女，碩士，從事交通規(guī)劃與工程研究。

；1008-844X(2016)03-0193-05

；U 491.1

；A