文∕陶九鵬

1 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，居民的節(jié)假日出行需求越來(lái)越大，由此引發(fā)了節(jié)假日交通問(wèn)題。傳統(tǒng)的節(jié)假日居民出行行為研究多集中于居民城際出行、長(zhǎng)距離出行，而對(duì)城市內(nèi)部的居民出行行為研究較少。春節(jié)假期是中國(guó)最重要的節(jié)假日之一，許多大型活動(dòng)通常在此期間舉辦，如北京2022年冬奧會(huì)。因此，基于節(jié)假日期間人口遷徙規(guī)律和城市內(nèi)部居民出行行為特征，構(gòu)建能夠反應(yīng)節(jié)假日期間城市內(nèi)部交通運(yùn)行特征的交通預(yù)測(cè)模型，有利于推進(jìn)和保障節(jié)假日期間交通政策的制定、交通需求管理措施的評(píng)估以及大型活動(dòng)的舉行。

2 節(jié)假日居民出行交通需求預(yù)測(cè)思路

2.1 節(jié)假日居民出行特征

本文以2018年北京市春節(jié)期間居民出行交通調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，可將春節(jié)期間居民出行劃分為三個(gè)階段，分別為節(jié)假日初期（正月初一～正月初四），節(jié)假日中后期（正月初五～正月初八），節(jié)假日結(jié)束期（正月初九～十五）。節(jié)假日期間，城市內(nèi)部人口總量較少，出行目的、出行時(shí)間和空間分布與工作日、周末均不相同，出行方式變動(dòng)較大。假期后工作日人口總量開(kāi)始增加，出行時(shí)間和空間分布與普通工作日接近，但無(wú)上學(xué)出行。隨著假期的結(jié)束，人口總量基本穩(wěn)定，出行特征與普通工作日接近。

2.2 節(jié)假日居民出行預(yù)測(cè)模型框架

“四階段法”是構(gòu)建交通需求模型應(yīng)用最廣泛的方法，按出行生成（Trip Generation）、出行分布（Trip Distribution）、方式劃分（Model Split）和交通分配（Traffic Assignment）四個(gè)步驟建立交通模型[1]。結(jié)合大數(shù)據(jù)時(shí)代背景，將手機(jī)信令數(shù)據(jù)、交通運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、春節(jié)期間北京城市內(nèi)部居民出行調(diào)查數(shù)據(jù)作為交通預(yù)測(cè)模型的數(shù)據(jù)來(lái)源，并對(duì)傳統(tǒng)四階段法模型進(jìn)行更科學(xué)、合理化地改進(jìn)，以達(dá)到交通預(yù)測(cè)模型更符合節(jié)假日居民出行特征。模型框架見(jiàn)圖1。

圖1 節(jié)假日居民出行模型框架

節(jié)假日居民出行預(yù)測(cè)模型在傳統(tǒng)四階段法的基礎(chǔ)上，結(jié)合節(jié)假日居民出行行為的特點(diǎn)，研究節(jié)假日居民之間出行居民個(gè)人屬性、出行方式、出行目的之間的相關(guān)性。

出行生成模型采用發(fā)生率/吸引率法，并對(duì)不同交通小區(qū)內(nèi)的出行頻率、人口總量進(jìn)行調(diào)查，由此可預(yù)測(cè)交通發(fā)生量與吸引量。預(yù)測(cè)公式如（1）和（2）所示。

其中，Mi為小區(qū)出行產(chǎn)生總量，Ni為小區(qū)出行吸引總量。

出行分布預(yù)測(cè)模型采用雙約束重力模型預(yù)測(cè)分布交通量，可預(yù)測(cè)OD 分布矩陣：

其中，ai，bj為平衡參數(shù)，f(cij)為小區(qū)i到小區(qū)j的阻抗函數(shù)[2]。

利用多項(xiàng)Logit 模型劃分交通量：

其中Pu表示選擇出行方式u的概率；Vu為出行方式u的效用，分別為小汽車(chē)、出租車(chē)、網(wǎng)約車(chē)、軌道交通、地面公交、自行車(chē)、步行、其他8 種方式。Xul為出行方式u的單位時(shí)間花費(fèi)，Xuz為出行距離，u為出行方式的實(shí)際花費(fèi)。

流量分配包括私人出行流量分配及公共交通客流分配，私人出行流量分配采用用戶(hù)平衡模型。公共交通流量分配利用以廣義出行費(fèi)用為阻抗的Dijkstra 最短路徑算法。

3 節(jié)假日出行行為特征分析

3.1 人口總量

參與本調(diào)查的居民人口類(lèi)型分為常住人口和非常住人口兩類(lèi)，職業(yè)類(lèi)型包含就業(yè)有車(chē)、就業(yè)無(wú)車(chē)、學(xué)生、無(wú)業(yè)和離退休職員五種類(lèi)型。隨著春節(jié)節(jié)假日的推進(jìn)，在京人口總量在除夕與春節(jié)兩日達(dá)到最低值。節(jié)假日前期，正月初一人口約為1250 萬(wàn)，正月初四人口達(dá)到1400 萬(wàn)；節(jié)假日中后期，正月初五人口達(dá)到1500萬(wàn)，正月初八在京人口總量為2000 萬(wàn)。隨著節(jié)假日的結(jié)束，人口總量出現(xiàn)大幅增長(zhǎng)，在節(jié)假日結(jié)束期，正月十一在京人口總量約2015 萬(wàn)，正月十六為2400 萬(wàn)，出現(xiàn)小幅度增長(zhǎng)；在節(jié)假日中后期，集中返京人群多為已就業(yè)人群，北京各大高校尚未開(kāi)學(xué)，部分人群未返京。節(jié)假日期間，常住人口中出行人數(shù)比例最高的為就業(yè)有車(chē)人群，占總出行人群的56.75%～70.41%；其次是離退休職員，占總出行人群的6.12%～13.66%。

3.2 發(fā)生、吸引

以手機(jī)信令數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，劃分交通小區(qū)，并對(duì)節(jié)假日期間居民的出行空間分布與出行時(shí)間分布進(jìn)行分析。與正常工作日居民出行特征對(duì)比，正常工作日的早高峰時(shí)間為7∶00～9∶00，晚高峰時(shí)間為17∶00～19∶00。春節(jié)期間在9∶00～20∶00 時(shí)間段內(nèi)居民出行均保持在一個(gè)穩(wěn)定且較高的水平。發(fā)生量和吸引量較大的交通小區(qū)主要集中在二環(huán)以?xún)?nèi)，這是由于北京的土地利用類(lèi)型造成的，二環(huán)內(nèi)除天安門(mén)、故宮等著名景點(diǎn)，王府井等大商圈以外，還有北京春節(jié)節(jié)假日期間特色的地壇廟會(huì)、大觀園廟會(huì)等活動(dòng)。因此，春節(jié)期間交通擁堵點(diǎn)多集中在廟會(huì)等活動(dòng)場(chǎng)所周邊。

3.3 出行結(jié)構(gòu)與出行目的分布

依據(jù)2018年北京市春節(jié)期間居民出行交通調(diào)查數(shù)據(jù)，將春節(jié)節(jié)假日期間居民出行方式劃分為小汽車(chē)、出租車(chē)、網(wǎng)約車(chē)、軌道交通、地面公交、自行車(chē)、步行、其他8 種方式。出行目的劃分為回家、休閑（廟會(huì)、旅游）、探親訪(fǎng)友、親友聚會(huì)、工作、學(xué)校、個(gè)人事務(wù)、公務(wù)和購(gòu)物9 種目的。

春節(jié)節(jié)假日前期，有52.8%的出行人群利用私家車(chē)出行，公交車(chē)出行比例為14.8%，地鐵出行比例為13.5%。居民以探親訪(fǎng)友、休閑（旅游、逛廟會(huì)）為目的的出行行為最多，超過(guò)85%，其中以探親訪(fǎng)友為目的的出行占總出行的36%，以逛廟會(huì)為目的的出行比例為19%；以探親訪(fǎng)友為目的的出行多采用私家車(chē)的出行方式，占總出行方式的66.5%；以旅游為目的的出行行為主要選擇公共交通出行，公交車(chē)出行占30.2%，地鐵出行占18.63%，私家車(chē)出行占33.6%。節(jié)假日中后期，居民出行方式分布結(jié)構(gòu)幾乎不變，但出行目的的分布結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。探親訪(fǎng)友與休閑活動(dòng)為目的的出行仍占總出行的50%以上，出行目的為上班、上學(xué)的人口總量占總出行人口總量的比例由6%提高到15.1%。節(jié)假日結(jié)束期，上班上學(xué)出行人群達(dá)到了51.6%，公共交通的出行比例從節(jié)假日前期和中后期的低于27%提高至35.6%，逐漸恢復(fù)正常時(shí)間北京居民出行的結(jié)構(gòu)特征。

4 交通預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

交通預(yù)測(cè)模型構(gòu)建包括網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和四階段法的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建包括道路及公共網(wǎng)絡(luò)交通，其中道路網(wǎng)絡(luò)以北京市總體規(guī)劃確定道路網(wǎng)為依據(jù)。公共交通網(wǎng)絡(luò)包括軌道交通網(wǎng)絡(luò)及常規(guī)公交線(xiàn)網(wǎng)，利用地面公交與軌道客運(yùn)量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)景點(diǎn)游客數(shù)據(jù)、道路流量數(shù)據(jù)和IC 卡數(shù)據(jù)進(jìn)行核驗(yàn)，驗(yàn)證構(gòu)建交通預(yù)測(cè)模型的可靠性。

依據(jù)交通需求預(yù)測(cè)結(jié)果，春節(jié)期間出行的核心區(qū)域?qū)⒓性诙h(huán)以?xún)?nèi)和五環(huán)外部分景點(diǎn)。受春節(jié)特殊大型活動(dòng)影響，如春節(jié)廟會(huì)和即將到來(lái)的2022年冬奧會(huì)，在地壇等舉辦廟會(huì)的公園附近、體育場(chǎng)館周邊、北京北站等地會(huì)出現(xiàn)一定程度的擁堵，而以休閑為目的的交通出行量約占市區(qū)出行總量的34.7%。出行結(jié)構(gòu)中，公共交通出行比例將達(dá)到45%以上，公交客運(yùn)量將在600～1200 人次/小時(shí)區(qū)間內(nèi)波動(dòng)，軌道交通客運(yùn)量在350～900 人次/小時(shí)區(qū)間內(nèi)，北京市內(nèi)1 小時(shí)內(nèi)出行比例逐漸增加。節(jié)假日初期早上9∶00 居民出行的發(fā)生量與吸引量如圖2 所示。

圖2 節(jié)假日前期居民的出行發(fā)生量與吸引量

5 結(jié)語(yǔ)

本文提出了以四階段法為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)節(jié)假日出行行為特征的交通預(yù)測(cè)模型，根據(jù)發(fā)生率/吸引率法對(duì)交通的生成量與吸引量進(jìn)行預(yù)測(cè)，同時(shí)根據(jù)雙約束重力模型對(duì)交通分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，利用多項(xiàng)Logit 模型對(duì)出行方式進(jìn)行劃分；通過(guò)導(dǎo)入往年春節(jié)節(jié)假日期間人口總量、生成與吸引交通量、居民的出行方式與出行目的，對(duì)未來(lái)北京春節(jié)節(jié)假日期間居民出行進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于2022年北京冬奧會(huì)與春節(jié)節(jié)假日又同期重合，因此構(gòu)建基于節(jié)假日出行行為特征的交通預(yù)測(cè)模型，有利于配合冬奧會(huì)前期的規(guī)劃與管理預(yù)測(cè)。