基于人口数据的北京市朝阳区交通生成与分布

[摘要] 本文根据北京市朝阳区的人口聚居特点及城市经济、人文等特征，通过重力模型法分析了朝阳区的交通产生与分布，并对交通分布进行了预测。同时，利用人口数据估算了朝阳区交通基础设施建设的需求，讨论了朝阳区重点拥堵区域的成因。研究结果能够合理解释朝阳区交通现状并预测将来的交通分布，并对管理者采取针对性更强的有效管理措施提出参考建议。

关键词：朝阳区 重力模型 交通预测

中图分类号：C812 文献标识码： A 文章编号：1006-5954（2012）11-58-04

引言

朝阳区位于北京城区东部，是北京市最大的近郊区，土地总面积共470.8平方公里。《北京市2010年第六次全国人口普查主要数据公报》显示，截至2010年年底朝阳区全区常住人口为354.5万人。改革开放以来，朝阳区经济的飞速发展，吸引了各界人士的前往，同时也为本区和本市的交通带来了很大的负荷。

交通生成与分布预测模型的研究对快速发展的大城区有着重要的实用价值。目前，在交通规划中进行交通需求分析与预测主要采用的是传统的程序通需求分析模式，即交通生成、交通分布、交通方式划分和交通分配的四阶段预测模式。四阶段法中的第一个阶段交通生成预测，包括出行产生预测和出行吸引预测，传统的方法是在进行交通生成预测时要先调查出城市的土地利用类型、用地面积、人口数量和经济指标等，以便进行预测。但是，对于大城区，调查这类资料需要消耗的人力物力非常大，这就给进行交通生成预测带来了困难。在四阶段法的第二个阶段交通分布预测的过程中，面临的也是同样的问题，只能通过估算得到较为准确的出行分布的OD调查表格。

一、朝阳区第六次人口普查数据之交通问题分析

（一）朝阳区交通发生与吸引

根据朝阳区的地理特征，将朝阳区分为六大区域（如图1）：分别记为A、B、C、D、E、F块，以方便计算朝阳区内交通发生量和朝阳区对外区域的交通发生量。各区域包括处于当地的各街道。

考虑到朝阳区的交通问题与周围北京各区县关系密不可分，因此分析问题时将重点探讨朝阳区的内外交通发生，方便起见，将朝阳区记为小区1，朝阳区北面的海淀区、昌平区记为小区2；朝阳区西面的东城区、西城区记为小区3；朝阳区西南面的丰台区、大兴区记为小区4；朝阳区东面和东南面的通州区记为小区5；朝阳区东北面的顺义区记为小区6（如图2）。

（二）朝阳区日均出行总量分析

1.日均出行总量

据2005年资料显示（见参考文献12），从不同年龄情况来看，全市范围各年龄段居民的出行强度有一定的差别，18 岁以下和55 岁以上的居民出行次数多在2.54～2.63 次/人每日之间，而19 岁到25 岁的居民出行次数均大于2.15 次/人每日，其他年龄段居民大多保持在2.40次/人每日左右。本次人口普查数据截至2010年底，因此对于平均出行次数做适当选取和调整，结果见表1：

2. 道路需求分析

依照北京市的规划路网密度45.8km/百万人，我们得到北京市朝阳区路网规模至少应达到4.048×45.8=185.4（km）；朝阳区境内已建成地下轨道路线长度总计59.4km（1号线：8.9公里；2号线：3.7公里；5号线：22.1公里；8号线：1.8公里；10号线：16.9公里；13号线：6公里），而参照国内外城市轨道线网负荷强度3.0万人次/km，朝阳区现有地铁线路仅能满足59.4×3=178.2万人次的轨道出行要求；假设有三分之一的出行选择轨道方式，则区内所需建设轨道长度为960.12/9=106.7（km），轨道设施缺口达47.3km；随着人们环境保护意识的近一步加强，选择绿色出行的人越来越多，若有二分之一的人出行选择轨道方式，则所需轨道长度约为160km，轨道设施缺口将达到100.6km。

3. 朝阳区与周边区域的OD表

本文获得的OD数据来自于人口普查的家访调查，但其能够用于分析交通问题的数据相对有限，经过讨论决定根据出行人的年龄及居住地点特征以及职业等，再结合收集到的北京经济发展、文化环境等特征，对朝阳区交通发生量进行一定的推断。出行吸引比较重要的因素是就业岗位数，但本文中由于缺乏具体的就业岗位数，所以采用经济吸引力及经济增长潜力排名指数。

4. 高峰时段交通发生量及聚居特点对交通的影响分析

由于典型的北京交通拥堵出现在早晚高峰时段，因此我们重点考察早（晚）高峰时段朝阳区的交通量。已知为人口数据，故以个人为原单位，并假设出行系数为1。首先将人口按年龄段分成11个阶段：0～5岁，6～15岁，16～18岁，19～22岁，23～30岁，31～39岁，40～50岁，51～55岁，56～60岁，61～70岁，70岁以上。针对朝阳区内的A、B、C、D、E、F块的人口数据，按照不同年龄段的分布进行汇总，得到所有可能发生交通出行的全部数据；再根据不同年龄人群的不同出行目的（主要是上学和职业划分导致）及居住在不同地区（A、B、C、D、E、F块）人群的不同出行目的地，同时结合北京其他各区县的功能特点及发展趋势，赋予各类出行者出行一定的权数，得到可能出行量的统计结果，见表2。

通过分析，可以看出，发生在朝阳区内部的出行量是最多的，大约为119.1万人次，其中A块发生量居首位，其次为E块，这两块的发生量明显高于其他四个区块，因为人口聚居分布于此地较多，导致较大的出行量。A区块主要是包含望京社区等在内的居民聚居地，出行以区内向南、区外向西方向为主；E区块居住人口众多，而且聚集了朝阳区的一些商业场所，容易造成早高峰时段东西、区内南北双向的拥堵。从朝阳区到东城、西城区的出行量居第二，大约为28万人，造成这种情况的原因是前往东城、西城区上学和上班的出行较多，包括接送孩子上学的家长及工作人群，因此给从朝阳区和东城、西城区间的道路带来了很大的交通压力；第三是到达海淀区方向的人数，大约为24.4万人。

二、朝阳区交通分布预测

（一）模型的建立

为了能对朝阳区未来的交通分布进行预测，我们拟用重力模型，目前为止，重力模型需要的要素我们已测算出 Tij，Qi，Aj，下面我们建立分布阻抗函数Rij 并进行测算。一般 Rij 考虑得最多的因素是小区间交通发生所需时间和小区间的距离，同时小区间通行所需费用等也可以考虑。由于本次所获数据的特殊性，我们结合试算法后建立如下分布阻抗函数：

其中dij为i小区与j小区间距，Ij（ j=1，2，…，6 ）为反映朝阳区及其周边定义的5个小区的综合实力排名指数，排名越前，指数值越大。

2010年，北京市各区县综合实力及发展潜力排名（见参考文献13）为：1.海淀区，2.朝阳区，3.通州区，4.西城区，5.亦庄开发区，6.顺义区，7.东城区。前面提到，朝阳区位于北京市的东面，它东临顺义区，西邻东城、西城区，北临海淀、昌平区，南邻丰台、大兴区。根据上述排名，结合各区域之间的距离dij计算得到Rij 矩阵。

（二）回归分析

该结果通过检验，因此，朝阳区早高峰期间交通分布模型为：

即K=0.254，检验结果sig值为0.029，小于0.05，因此通过检验，此参数对拟合的线性方程具有显著影响。 后面我们将通过此式进行交通量预测，但由于回归时OD表中的数据极少（只有与朝阳区相关的数据），此K值可能会对后面的内外交通量的预测产生负面影响。

（三）基于重力模型的交通分布预测

交通分布预测指给定平衡的交通产生量Oi 和交通吸引量Aj，求任意OD点之间的分布交通量tij。本文将根据前面求得的重力模型预测未来朝阳区交通分布情况。由于现状数据有限，因此我们需要根据过去几年北京的人口增长率、各区县的人口现状及过去几年的增长趋势来估计未来几年的人口增长趋势。

1.预测OD表

通过北京市人口增长的解读，我们可以根据各区县年龄分布、人口密度增长趋势、经济发展水平等影响交通分布的因素，在本次人口普查结果的基础上，对未来几年的各区县人口分别进行估计，并根据原有OD表预测人口增长比例及各区县人口发展趋势。

2.预测结果

我们采用Fratar法进行迭代，在进行了10次迭代之后，得到表5：

3.交通分布量预测结果对比分析

交通发生量：我们特别分析了朝阳区2010年底和五年后交通发生量的变化，图3给出了朝阳区向区内及周边各区产生的交通发生量的对比结果。从图中可见，朝阳区向东城、西城区的交通发生量及朝阳区内部交通发生量将会持续增长，增长比例分别为164.27%和20.45%；向通州区和顺义区的交通发生量将大幅减少，减少比例分别为91.79%和94.51%；而以海淀、昌平区和丰台、大兴区为目的地的交通发生量也将小幅减少，减少比例为28.55%和49.71%。

交通吸引量：同样，通过图4我们可以看到朝阳区对周边区域的交通吸引量现状与五年后的结果对比分析。可以看出，朝阳区对小区3（东城区、西城区）及小区4（丰台区、大兴区）的交通吸引量会大幅度提高，增长比例分别为263.12%和147.17%；而对朝阳区内部交通吸引量将会小幅度提高，增长比例为20.45%；对海淀区、昌平区及通州区和顺义区的交通吸引量将会小幅度减少，减少比例分别为24.52%、32.08%和4.51%。

可见，五年后朝阳区的交通压力会更集中于区内出行以及与东城、西城区之间的来往，以及来自于丰台、大兴区方向的流量。

如果对以上早高峰时段朝阳区及其与周边区域的交通量中发生与吸引量进行转置，即可得到晚高峰时段的交通量分析结果。

三、几点结论

综合考虑朝阳区第六次全国人口普查关于年龄、受教育程度、收入来源、职业、居住地所在街道办事处五方面的人口数据，结合相关区域社会经济发展水平及发展潜力等方面的资料，计算得到了朝阳区的每天平均交通量，为合理估计区内路网密度及轨道建设的达标提供了参考；特别计算了朝阳区早（晚）高峰时段的交通发生量（包含向周边各区域），分析了朝阳区早（晚）高峰持续时间长的原因；建立了交通生成模型及分布预测模型，通过对模型数值结果的分析，得到以下结论：

朝阳区为北京市核心城区，地处要害。人口分布复杂，人口构成多元化以及城区功能全面化是影响朝阳区交通分布的最主要因素。巨大的区域内部交通需求（960.12万人次/日）使得对区内的路网密度、轨道交通线路建设提出了更高要求，文中计算了不同的轨道出行比例对应的轨道设施需求及其与现有设施的缺口。

从区内人口聚居分布来看，朝阳区的对内交通是该区域交通压力的最主要来源，文中划分的朝阳区A区（西北部）、E区（西南部）的拥堵主要由本地居民出行引起。朝阳区东临顺义区，西邻东城、西城区，北临海淀、昌平区，南邻丰台、大兴区，这些区域都是北京经济、人文发展的重要地区，其产生的对朝阳区的交通发生与吸引量也比较突出。

朝阳区特殊的地理位置使得它也成为北京过境交通的主要承载区之一，多条高速公路及快速路穿行通过朝阳区。朝阳区汇集了北京各区之间和北京通往我国东北地区、华东地区的主要交通流量，包括机场高速公路、八通铁路线、京通快速路、京沈高速公路、京津唐高速公路和京承高速公路等都以过朝阳区，这些路段的出入口尤其在早晚高峰时段加剧了朝阳区的交通负担，成为了造成交通拥堵的巨大隐患。

预测未来五年朝阳区交通发生量及吸引量发现，如果按照当前的人口增长率，朝阳区内部及对周边区域特别是向西和向南方向的交通发生、吸引量会飞速增长。

参考文献

[1]王炜、徐吉谦等，《城市交通规划理论及其应用》，东南大学出版社，1998年。

[2]Harvey J. Miller，John D. Storm， Geographic Information System Design for Network Equilibrium-based Travel Demand Models， Transpn Res， 1996，6（4）：373～389.

[3]Sumeeta Srinivasan，Peter Rogers，Travel Behavior of Low-income Resident：Studying Two Contrasting Locations in the City of Chennai，India， Journal of Transport Geography， 2005，13：265～274.

[4]Ennio Cascetta，Estimation of Trip Matrices from Traffic Counts and Survey Data： a Generalized least squares estimator， Transportation Research Part B，1984：289～299.

[5]Enjian Yao，Takayuki Morikawa， A Study of an Integrated Intercity Travel Demand Model， Transportation Research Part A， 2005，39：367～381.

[6]赵童，《国外城市土地利用交通系统一体化模型》，《经济地理》，2000，20（6）：79～84。

[7]盖春英，《区域公路网交通量实用预测方法研究》，哈尔滨工业大学硕士学位论文，2000， 12：4～58。

[8]F.Leurent， Household Travel，Household characteristics and Land Use： An Empirical Study from the 1994 Portland Travel Survey， Trans， Res， 1999，32（3）：189～204.

[9]Kwaku Agyemang， Spatial Transferability of an Ordered Response Model of Trip Generation， Trans， Res， 1998，32（4）：247～270.

[10]Gordon W，Schultz William G， Allen， Improved Modeling of Non-Home-Based Trips， Transportation Research Record， 1996： 23～25.

[11]首都之窗之北京市朝阳区，http：///business/tzhj/qwysh/.

[12]《北京市居民出行特征》，《北京市交通发展年度报告》。

[13]《北京新城六区各项经济指标排名出台》，《法制晚报》，2010年8月15日。