邓州至豫鄂省界高速公路交通量预测优化的研究

1.1 研究背景及意义

我国高速公路建设起步于 1988 年底通车的沪嘉高速公路,至 2012 年底,高速公路的通车里程已达到 96200 公里(图 1.1)[1],构成了世界上规模最大的高速公路系统。尽管如此,随着我国经济高速发展,汽车保有量急剧增加,而路网规划缺乏长远整体战略,导致部分道路在投入使用后出现了严重了拥堵,没有达到设计预期效果。为了实现高速公路建设的科学性,提高资金利用效率,避免投资的盲目性,我国从 20 世纪 80 年代从国外引进交通规划理论[2],然而我国的交通规划到目前为止尚未形成精确的预测方法。近年来,国内有关研究人员根据我国的国情,对交通规划模型进行了探索,取得了丰硕的研究成果,对我国交通规划研究做出了积极贡献。交通量的预测与分析是交通规划的重要内容。从高速公路规划的程序来看,区域社会经济和交通等状况的调查是整个规划中的基础性工作。交通量预测的准确性直接关系到整个交通规划的科学性。若预测太大,浪费资源,不经济;若预测值太小,会过早的造成交通饱和,影响其功能的发挥[3]。因此,综合各种因素科学的进行交通量预测,提高其预测精度,可以显着减少高速公路建设的盲目性,提高社会效益。所谓交通量预测是综合考虑与交通相关的各种因素的基础上,对未来特定道路的交通流量进行预测[4]。目前,交通量的预测方法和理论日趋成熟,其中传统四阶段法应用日益广泛,大量学者针对各地交通的实际状况,提出了不少的新观点,还有一些学者利用计算机技术也做出了许多有益的探索。但是,交通量预测是一个十分复杂的过程,其预测过程中有不少不确定的因素,而当前的预测方法大都还不能准确的预测未来交通发展的趋势,其预测理论通用性不强,预测精度定有待于考究。

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1.2 国内外研究综述

交通量预测是交通综合规划中的重要环节[5]。交通工程学科自从 20 世纪 30年代出现以来,经过不断探索和实践,取得了丰硕的成果。随着现代交通运输问题日益复杂,交通量预测始终是交通规划从业者和研究者所关注的热点问题,交通量预测的方法处于不断发展和探索中。因此,本文将对交通量预测发展历程进行综述,进而明确研究方向。国外交通量预测研究方法众多,其中四阶段法应用最为广泛。1962 年,美国制定补充了联邦道路法,并规定凡是人口达到 5 万人以上的城市,必须以城市综合交通为基础进行合理的交通规划调查。同年美国芝加哥市的《Chicago Area Transportation Study》的发表,标志着交通规划理论的诞生[6]。当初交通量预测只有三个阶段预测,即:交通发生、交通分布、交通分配。上世纪 60 年代末,交通方式划分在日本广岛城市交通规划中被首次提出,至此四阶段法应运而生了。此后,经过不断完善,四阶段法发展的比较成熟,得到了国际社会的广泛公认,时至今日,仍在高速公路交通量预测中发挥着重要作用。

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2.邓州至豫鄂省界高速公路交通量预测方法优化

2.1 工程概况

邓州至豫鄂省界高速公路位于河南省邓州市内,是三淅高速和二广高速之间的加密路线,为豫鄂省际新增通道。项目起自邓州市彭桥镇赵楼东(K0+000),在内邓高速 K51+043 处设赵楼互通式立交与其相连,路线向西经小李岗、旗杆庙后在彭桥镇北上跨引丹总干渠,然后路线沿西南方向,经刘山、孙林岗到达终点豫鄂省界的彭桥镇翟庄南(K13+147),与湖北省老宜高速老河口至谷城段公路相接,路线全长 13.147 公里。项目计划投资为 7.7 亿元,建设工期为 3 年。全线设置互通式立交 2 处,主线收费站 1 处,匝道收费站 1 处,分离式立交3 处,省界超限站 1 处,停车场 1 处,大桥 2 座,中桥 5 座。建设彭桥互通二级公路连接线 10.6 公里。技术标准如下所示:公路等级:双向四车道高速公路;设计速度:100 公里/小时;路基宽度:26 米。该项目建成后将形成一条自豫西南的南阳市通往鄂西北的老河口、谷城、丹江口市之间的便捷联络通道。加快了中原地区联系,完善了区域高速公路系统,有效的服务于南水北调的建设,促进了当地的旅游开发,对国民经济和国防建设都有着重要的意义。

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2.2 本项目交通量预测方法思路

本项目属于新建高速公路,为了提高交通量预测的精度。本章主要从以下几个方面进行分析。

(1)首先,通过对相关理论的介绍,提出在预测过程中应注意的一些原理和原则,对本项目实例预测有个整体性的指导作用。

(2)其次,对高速公路三种基本交通量进行研究。通过深刻理解其变化规律,能够更好的把握交通量未来的增长趋势。

(3)再次,对高速公路交通量影响因素进行剖析。通过对高速公路交通量相关因素进行全面的分析,才能避免预测的片面性。

(4)最后,针对当前预测中存在的问题并结合其相关理论进行分析,提出解决此类问题的方法。

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3.邓州至豫鄂省界高速公路交通量调查与分析.....24

3.1 公路交通量调查分析 ........24

3.2 其它运输方式调查 .....36

3.3 综合交通运输分析 .....37

3.4 本章小结 ..........39

4.邓州至豫鄂省界高速公路交通量预测优化研究......40

4.1 预测整体思路 ........40

4.2 基于 TransCAD 软件预测分析方法 ..........41

4.3 社会经济预测优化 .....42

4.4 交通发生优化 ........46

4.5 交通分布优化 ........53

4.6 交通分配优化 ........57

4.7 本章小结 ..........69

5.结论与展望..

.......70 5.1 主要结论 ..........70

5.2 展望 .....70

4.邓州至豫鄂省界高速公路交通量预测优化研究

4.1 预测整体思路

本文交通量预测主要采用四阶段法,并结合论文中第三章的思想对其进行改进,在分析过程中通过应用 TransCAD 和 Excel 软件进行辅助计算并结合一些模型和理论进行分析以提高预测的科学性。《公路建设项目可行性研究报告编制办法》[21]规定,交通量预测年限为项目建成后 20 年,但是考虑到项目融资的需要,参照《收费公路管理条例》[44],中西部地区最长不得超过 30 年,因此 本次交通量预测为 30 年以最大限度满足需要。本项目计划于 2015 年末建成,因而交通量预测年限为:2016 年~2045 年。结合有关政策和项目的自身特点,确定本项目预测特征年为:2016 年、2020 年、2025 年、2030 年和 2035 年、和 2045 年。路网根据河南省的最新交通规划图,结合项目影响区域交通部门提供有关资料来确定。并参照远景公路规划,在基年路网的基础上构造了特征年路网。特征年路网要与基年路网范围相同并符合全省路网的整体规划以便选取最优方案,满通需求。与基年路网相比,远景年除本项目外,通道内其他相关基本公路网结构将无太大变化, 主要变动可能为省道的等级提高。

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结论

高速公路对整个国家的建设有着重要的战略意义,其规划的科学与否直接影响到整个国家路网的布局,而交通量预测又是其规划的重要环节。本文针对当前交通量预测存在的一些问题,在前人研究的基础上做了进一步的探讨和研究,并加以实例论证。

(1)对原始数据的校核和处理很重要。交通量预测过程中需要调查大量的数据,而各种数据的分析处理有为关键。本文在实例论证中利用“Foxpro 软件包”和“串并联法则”得到了较为准确的基础数据,为交通量预测提供可靠支撑。

(2)预测过程中模型的选取很关键。预测模型不是万能的,各种模型都要自己最佳适用范围,本文在实例论证中,要结合当地的实际,选择恰当的模型,并利用 TransCAD 软件进行计算和模拟,能够提高效率。

(3)定性和定量分析要统一起来。交通量预测中涉及到很多不可控的因素,有时很难对其进行定量计算。因此本文在经济预测和弹性系数确定中利用此原则对数据加以修正,提高了预测的科学性。