專利名稱:基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)的港區(qū)道路交通需求預(yù)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種利用信息技術(shù)對(duì)港區(qū)道路交通需求進(jìn)行預(yù)測的方法。
背景技術(shù):
隨著我國對(duì)外經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,海港的規(guī)劃建設(shè)受到越來越多的關(guān)注,要建設(shè)一流的國際 大港,必須解決好港區(qū)的交通規(guī)劃工作,而交通預(yù)測是交通規(guī)劃的關(guān)鍵,交通預(yù)測是否科 學(xué)和符合實(shí)際將直接影響到交通規(guī)劃系統(tǒng)的效益。天津港是我國綜合運(yùn)輸體系的重要樞紐 和沿海主樞紐港之一,是我國北方第一個(gè)億噸大港,在全國港口中名列前茅,并躋身世界 大港行列。隨著港口規(guī)模的擴(kuò)大,港區(qū)功能的多樣化,貨物吞吐量的增加,使得港區(qū)交通 需求增大。為了使港區(qū)道路交通系統(tǒng)能夠有效支撐未來港口綜合通過能力建設(shè),進(jìn)行道路 交通需求預(yù)測非常有必要。
而目前常用的交通預(yù)測方法主要有總量控制法、"四步驟法"等等。這些傳統(tǒng)方法的出 行生成機(jī)理與港口道路交通需求有較大差異,因此,需要設(shè)計(jì)新的交通需求預(yù)測系統(tǒng)以更 好對(duì)港區(qū)道路交通需求進(jìn)行預(yù)測和分析。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是針對(duì)港區(qū)道路現(xiàn)狀交通適應(yīng)性及目標(biāo)年交通需求進(jìn)行預(yù)測分析,通過搭 建基于貨運(yùn)交通的港區(qū)道路交通需求預(yù)測模型,預(yù)測目標(biāo)年規(guī)劃路網(wǎng)的交通流分布特征, 從而評(píng)價(jià)港區(qū)道路網(wǎng)的集疏運(yùn)服務(wù)能力,為港區(qū)內(nèi)部及后方集疏運(yùn)通道的整體規(guī)劃及交通
改善對(duì)策提供技術(shù)依據(jù)。以解決如下技術(shù)問題
(1) 港區(qū)道路交通現(xiàn)狀及交通需求影響因素分析。通過交通調(diào)查及港口集疏運(yùn)運(yùn)營情 況調(diào)研,從現(xiàn)狀交通運(yùn)行特征及港口發(fā)展規(guī)劃的角度,尋求港區(qū)交通需求影響因素及基于 貨物集疏運(yùn)服務(wù)體系的道路交通約束條件。
(2) 建立基于貨運(yùn)交通的港區(qū)道路交通需求預(yù)測模型。依據(jù)港口道路交通的典型交通 特征,建立基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型,以客觀地定量描述港道路集疏運(yùn)體系的交 通分布及分配特征。
(3) 港區(qū)道路交通約束條件分析及遠(yuǎn)景交通需求預(yù)測。對(duì)港區(qū)集疏運(yùn)道路交通的多重
約束因素利用模型參數(shù)進(jìn)行定量表達(dá),在此基礎(chǔ)上通過現(xiàn)狀交通OD調(diào)查和基于道路斷面交 通量的現(xiàn)狀OD反推,獲取基年交通OD;同時(shí)采用基于港口吞吐量的交通需求分析和預(yù)測 模型,對(duì)現(xiàn)狀交通OD和目標(biāo)年交通OD進(jìn)行推算,并依據(jù)兩種不同的技術(shù)思路獲取的現(xiàn)狀交通OD進(jìn)行校驗(yàn),指導(dǎo)目標(biāo)年交通OD預(yù)測。最后對(duì)基年和目標(biāo)年交通OD進(jìn)行交通分配 及評(píng)價(jià)分析。
(4)港區(qū)道路交通分析評(píng)價(jià)及對(duì)策研究。依據(jù)港內(nèi)道路網(wǎng)絡(luò)體系的交通分配結(jié)果及港 區(qū)內(nèi)外交通資源分布和使用狀況,對(duì)港內(nèi)道路、貨運(yùn)樞紐站場的現(xiàn)狀和目標(biāo)年的交通適應(yīng) 性進(jìn)行初步分析評(píng)價(jià),對(duì)不同的港區(qū)道路網(wǎng)規(guī)劃方案在目標(biāo)年交通需求條件下的交通容量 進(jìn)行定量分析,為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及相關(guān)微觀交通組織方案的交通仿真評(píng)價(jià)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的 同時(shí),提出合理性規(guī)劃指導(dǎo)建議和對(duì)策。
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)的港區(qū)道路交通需求預(yù)測系 統(tǒng),用以獲得目標(biāo)年港區(qū)道路交通生成量,該預(yù)測系統(tǒng)至少包括
(1) 儲(chǔ)存模塊,用于儲(chǔ)存提供對(duì)港區(qū)道路交通生成量預(yù)測的數(shù)據(jù)依據(jù),至少包括 (1-1)港區(qū)工程地理信息數(shù)據(jù)庫單元;
(1-2)港區(qū)道路運(yùn)行狀況單元——存儲(chǔ)現(xiàn)狀道路客觀存在的交通運(yùn)行狀態(tài)調(diào)研數(shù)據(jù); (1-3)初歩擬訂的目標(biāo)年交通需求數(shù)據(jù);
(2) 港區(qū)路網(wǎng)模型,通過上述港區(qū)工程地理信息數(shù)據(jù)庫向TrarsCAD模型平臺(tái)輸入港 區(qū)工程地圖,并依據(jù)港區(qū)道路交通運(yùn)行狀況,建立港區(qū)路網(wǎng)模型,該港區(qū)路網(wǎng)模型至少包 括
(2-1)路網(wǎng)的基本屬性單元
(2-1-1)用以劃分道路等級(jí)及路段類型的單元——將道路網(wǎng)中的每條路段劃分為 多個(gè)不同道路等級(jí)的路段,包括高速公路、 一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路、 快速路、主干路、次主干路、支路、匝道、輔路、有公交專用道的道路、交通小區(qū)的質(zhì) 心連接線,對(duì)于上述道路等級(jí)都將分配一個(gè)道路等級(jí)劃分和路段類型代碼,用于識(shí)別不 同路段的運(yùn)行特征和交通適應(yīng)性;
(2-1-2)用以設(shè)置自由流速度的單元——自由流速度的計(jì)算依據(jù)各路段的觀測速 度、路段限速、所在區(qū)域的使用功能類型、道路等級(jí)、貨場分布及交通設(shè)施情況來確定, 并充分考慮道路交叉口的延誤參數(shù)因素,將該道路交通延誤因素添加到所對(duì)應(yīng)的路段行 程時(shí)間中,從而該路段的自由流速度;
(2-1-3)用以估計(jì)加載速度(ELS)應(yīng)用的單元——通過路段的自由流速度乘以 ELS因子得出該路段的估計(jì)加載速度,用于計(jì)算路段交通運(yùn)行速度;
(2-l-4)用以設(shè)置各路段通行能力的單元——在上述港區(qū)路網(wǎng)中,對(duì)各路段(link) 各方向的小時(shí)通行能力進(jìn)行設(shè)置,依據(jù)路段車道數(shù)、區(qū)域使用類型和規(guī)模、道路等級(jí)、 交通設(shè)施、貨車禁行和單行道各因素,并結(jié)合港區(qū)道路交通運(yùn)行狀態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)庫中的道 路實(shí)際運(yùn)行狀況及交通分配結(jié)果,反檢驗(yàn)實(shí)際通行能力的合理性,并進(jìn)行校正;進(jìn)而, 對(duì)各路段(link)的通行能力進(jìn)行設(shè)置,最終,依據(jù)規(guī)劃道路或改造道路的實(shí)際條件, 并在路網(wǎng)現(xiàn)有通行能力的基礎(chǔ)上調(diào)整后得出目標(biāo)年路網(wǎng)通行能力;(2-l-6)劃分交通小區(qū)的單元,根據(jù)堆場各服務(wù)區(qū)、碼頭分布位置情況劃分交通
小區(qū);
(2-2)基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型,用以獲得最優(yōu)基年交通生成量;
(3) 上述路網(wǎng)模型應(yīng)用模塊,至少包括
(3-1)基于交通分配模型的港區(qū)基年OD推算單元,獲得現(xiàn)狀港區(qū)最優(yōu)OD矩陣; (3-2)基于現(xiàn)狀貨運(yùn)吞吐量的現(xiàn)狀港區(qū)交通出行分布單元,獲得港區(qū)基年0D矩陣; (3-3)交通參數(shù)修正單元,根據(jù)上述現(xiàn)狀港區(qū)最優(yōu)0D矩陣與基年0D矩陣的誤差
對(duì)比的結(jié)果,修正現(xiàn)狀港區(qū)交通出行分布單元中的交通參數(shù);
(3-4)基于遠(yuǎn)景貨運(yùn)吞吐量的遠(yuǎn)景港區(qū)交通出行分布單元,根據(jù)上述修正后的交
通參數(shù)利用遺傳算法標(biāo)定交通參數(shù),用以獲得港區(qū)目標(biāo)年0D矩陣;
(3-5)路網(wǎng)加載分配單元,根據(jù)上述港區(qū)現(xiàn)狀最優(yōu)OD矩陣和目標(biāo)年OD矩陣,將
現(xiàn)狀交通生成量和目標(biāo)年交通生成量分別加載分配在現(xiàn)狀路網(wǎng)和目標(biāo)年路網(wǎng)中,以獲得
整個(gè)路網(wǎng)的交通流分布情況和交通運(yùn)行狀態(tài);
(4) 分析評(píng)價(jià)模塊,結(jié)合交通分配對(duì)遠(yuǎn)景路網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行交通適應(yīng)性分析評(píng)價(jià);
(5) 規(guī)劃模塊,用以最終提出對(duì)港區(qū)道路交通規(guī)劃的指導(dǎo)性建議及總體對(duì)策。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明所具有的有益效果是
利用本發(fā)明對(duì)港區(qū)道路交通需求進(jìn)行預(yù)測分析,可以全面評(píng)價(jià)港區(qū)內(nèi)部及外圍路網(wǎng)的 現(xiàn)狀及目標(biāo)年的交通服務(wù)水平,并對(duì)港區(qū)內(nèi)部交通需求的分布情況和道路資源的分布情況
進(jìn)行了定量分析。其有益效果包括
(1) 建立港區(qū)道路交通需求分析技術(shù)體系;
(2) 考慮利用港區(qū)外圍公路和橋梁的收費(fèi)優(yōu)惠政策,對(duì)貨車流進(jìn)行誘導(dǎo)以便提高集疏 的效率,盡量減少給城市交通帶來的影響;
(3) 充分考慮港區(qū)的結(jié)構(gòu)布局對(duì)道路交通帶來的不利因素,在規(guī)劃方案中可以全面考 慮交通安全、交通應(yīng)急組織、海上緊急營救處置等各種交通應(yīng)急需求的需要;
(4) 加快鐵路集疏運(yùn)系統(tǒng),以協(xié)調(diào)道路交通的正常運(yùn)行和綜合交通的可持續(xù)發(fā)展。
圖1是本本發(fā)明基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)的港區(qū)道路交通需求預(yù)測系統(tǒng)的總體構(gòu)架流 程圖2是本發(fā)明中基于貨類反推的港區(qū)目標(biāo)年交通生成量預(yù)測流程圖3是圖2所示交通生成量預(yù)測的技術(shù)路線示意圖4是利用圖2所示流程中交通生成量與各交通特征參數(shù)關(guān)系圖5是利用圖2所示流程中集裝箱吞吐量引發(fā)交通量流程圖6是利用圖2所示流程中散貨、件雜貨吞吐量引發(fā)交通量流程圖;圖7是圖2所示交通生成量預(yù)測中對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖,并以天津港為具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)的港區(qū)道 路交通需求預(yù)測系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
針對(duì)天津港內(nèi)道路交通系統(tǒng)進(jìn)行分析研究,同時(shí)兼顧臨港道路交通網(wǎng)絡(luò)貨流分布線路 及其關(guān)鍵交通節(jié)點(diǎn)。由于港區(qū)道路交通主要以集疏港的貨車流為主的日均進(jìn)出港貨車流量 約占總流量的60% (自然車型),生活交通流相對(duì)較少,且集疏港車流高峰周期主要與船期 有關(guān);港內(nèi)道路交通在道路網(wǎng)特征、道路性能、交通流組成、貨流OD產(chǎn)生、交通流穩(wěn)定性 特征等方面,很大程度上不同于通常的城市交通或公路交通;因此,僅采用通用的交通規(guī) 劃需求預(yù)測歩驟("四階段"法)很難全面、真實(shí)地分析天津港港內(nèi)道路交通系統(tǒng)的需求 生成機(jī)理。為此,本發(fā)明將采用適于港區(qū)道路交通需求預(yù)測的技術(shù)思路和具體方法,設(shè)計(jì) 如下技術(shù)方案路線
歩驟一通過對(duì)現(xiàn)狀道路客觀存在的交通運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行交通調(diào)查;
步驟二利用基于廣義費(fèi)用的交通OD反推法和小樣本出行調(diào)查,獲得最優(yōu)基年交通
OD;
歩驟三通過現(xiàn)狀港口吞吐量以及港口貨物集疏運(yùn)特征,建立基于港口吞吐量的交通 需求預(yù)測模型并推算現(xiàn)狀交通OD。
歩驟四利用步驟三中的最優(yōu)基年交通OD作為基準(zhǔn)矩陣對(duì)歩驟四結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn),并修 IH基于港口吞吐量的交通需求預(yù)測模型,
步驟五考慮遠(yuǎn)景宏觀經(jīng)濟(jì)、區(qū)域發(fā)展、生產(chǎn)能力建設(shè)等影響因素,預(yù)測目標(biāo)年港區(qū) 道路交通OD。
歩驟六對(duì)基年和目標(biāo)年交通需求分別進(jìn)行路網(wǎng)加載分配,結(jié)合交通分配結(jié)果對(duì)遠(yuǎn)景 路網(wǎng)規(guī)劃方案的交通適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析,提出港內(nèi)道路交通規(guī)劃指導(dǎo)建議及總體對(duì)策。
下面結(jié)合圖1對(duì)上述技術(shù)路線展開說明如下
一、 現(xiàn)狀調(diào)研
按照工作大綱進(jìn)行任務(wù)分解和技術(shù)思路的修正,然后進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)研,至少包括聽取專 家意見、港區(qū)交通現(xiàn)狀分析和對(duì)調(diào)研數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。
二、 路網(wǎng)模型的建立
道路網(wǎng)是本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)路網(wǎng)的搭建過程中,充分利用TransCAD模型 平臺(tái)對(duì)GIS-T的支持,將已有工程地圖直接進(jìn)行導(dǎo)入略做修改,并依據(jù)規(guī)劃研究范圍和港 區(qū)道路交通流的實(shí)際運(yùn)行特征,堅(jiān)持"重點(diǎn)針對(duì)港內(nèi)道路交通路網(wǎng)、兼顧臨港區(qū)域貨流分 布特征"的原則,擴(kuò)大路網(wǎng)區(qū)域。路網(wǎng)建立的基礎(chǔ)主要工作主要包括 (1)路網(wǎng)基本屬性設(shè)置道路等級(jí)及路段類型劃分道路網(wǎng)中的每條路段可以劃分為多個(gè)不同道路等級(jí)的路段, 這些道路等級(jí)包括高速公路、 一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路、快速路、主干 路、次主干路、支路、匝道、輔路、有公交專用道的道路、交通小區(qū)的質(zhì)心連接線等。這 些道路等級(jí)都將分配一個(gè)道路等級(jí)劃分和路段類型代碼,用于識(shí)別不同路段的運(yùn)行特征和 交通適應(yīng)性。
自由流速度設(shè)置自由流速度的計(jì)算依據(jù)各路段的觀測速度、路段限速、所在區(qū)域的 使用功能類型、道路等級(jí)、貨場分布及交通設(shè)施情況來確定。在此充分考慮道路交叉口的 延誤參數(shù)因素。道路交通延誤將添加到所對(duì)應(yīng)的路段行程時(shí)間中,這樣生成的速度作為路 段的自由流速度。
估計(jì)加載速度(擁堵時(shí)的路段速度)應(yīng)用估計(jì)加載速度(ELS)可以通過路段的自由
流速度乘以ELS因子。ELS因子在TransCAD中,主要通過延誤函數(shù)以及交通分配算法來 實(shí)現(xiàn)。依據(jù)實(shí)時(shí)交通量加載結(jié)果的進(jìn)程,計(jì)算路段交通運(yùn)行速度獲得,這樣可以充分表現(xiàn) 擁堵情況下路網(wǎng)的真實(shí)情況。如果在交通分配中獲得的速度不合理,估計(jì)加載速度將用作 尋找最小行程時(shí)間路徑的初始速度,不斷地迭代循環(huán),直至在交通分配程序中獲得合理的 速度。
路段通行能力在道路網(wǎng)中,對(duì)各路段各方向的小時(shí)通行能力進(jìn)行設(shè)置。主要依據(jù)路 段車道數(shù)、區(qū)域使用類型和規(guī)模、道路等級(jí)、交通設(shè)施、貨車禁行、單行道等相關(guān)因素, 并結(jié)合近期交通調(diào)査的道路實(shí)際運(yùn)行狀況及交通分配結(jié)果,反檢驗(yàn)實(shí)際通行能力的合理性, 并進(jìn)行校正。參考通行能力相關(guān)分析結(jié)論,對(duì)各路段(link)的通行能力進(jìn)行設(shè)置。目標(biāo)年 路網(wǎng)通行能力主要依據(jù)規(guī)劃道路或改造道路的實(shí)際條件,在路網(wǎng)現(xiàn)有通行能力的基礎(chǔ)上進(jìn) 行調(diào)整。
根據(jù)堆場各服務(wù)區(qū)、碼頭分布位置情況劃分交通小區(qū);在建立道路網(wǎng)的過程中還要對(duì) 路網(wǎng)中的各路段、道路節(jié)點(diǎn)(N生成量es)、匝道路段進(jìn)行統(tǒng)一編碼,并針對(duì)小區(qū)質(zhì)心、質(zhì) 心連桿進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)識(shí)。基礎(chǔ)路網(wǎng)是交通需求預(yù)測工作的重點(diǎn),也是開展港區(qū)道路交通研究 的基礎(chǔ)。
(2)建立基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型函數(shù)
港區(qū)內(nèi)部及其外圍集疏運(yùn)道路網(wǎng)交通不僅具有典型的貨車比例較高的特征,而且還與 天津港的規(guī)劃布局和功能設(shè)置緊密相關(guān),其中"南散北集"發(fā)展模式對(duì)集裝箱車流和散雜 貨車流交通分布的影響極為突出,另外不同貨類車流對(duì)公路收費(fèi)因素的敏感程度也直接影 響到集疏車輛的行駛路線選擇。因此,本發(fā)明中將建立基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型 函數(shù)(以下簡稱"廣義費(fèi)用成本模型"),采用多方式多類型交通分配(MMA)模式。
對(duì)于天津港區(qū)的道路交通運(yùn)行特征,基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本函數(shù)模型主要包括 時(shí)間成本因素及費(fèi)用成本因素。時(shí)間成本因素可以利用流量-延誤函數(shù)進(jìn)行表達(dá),費(fèi)用成本 因素主要通過進(jìn)出節(jié)點(diǎn)間費(fèi)用矩陣和路段固定費(fèi)率路段(公路通行費(fèi)用)進(jìn)行表達(dá)。 (2-1)流量一延誤函數(shù)分析流量延誤函數(shù)(VOLUME-DELAY,簡稱VDF)是一個(gè)用來計(jì)算車輛在路段上通行時(shí) 間的函數(shù)模型,是交通分配與平衡分析的基礎(chǔ)和前提。VDF體現(xiàn)了在交通分配過程中路段 交通擁擠對(duì)路段通行時(shí)間的影響,直接決定著分配過程中車輛行駛路徑的選擇。
常用的延誤函數(shù)有美國公路局的(BPR)函數(shù)、EMME/2錐形延誤函數(shù)、logit延誤 函數(shù)、Akcelik延誤函數(shù)、基于BPR延誤曲線的廣義費(fèi)用函數(shù)。目前,我國公路交通及城 市交通規(guī)劃中較為廣泛使用的流量一延誤函數(shù)是美國公路局提出的BPR函數(shù),反映了路段 行駛時(shí)間和路段流量之間的關(guān)系,見下列公式
<formula>formula see original document page 14</formula>
綜合分析天津港集疏運(yùn)及其港區(qū)內(nèi)部交通微循環(huán)系統(tǒng)的特征,本技術(shù)采用BPR VDF函 數(shù)對(duì)基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本函數(shù)分別進(jìn)行校核,并依據(jù)交通調(diào)查數(shù)據(jù)及其天津市域 城市交通特征,對(duì)BPRVDF函數(shù)中包含的參數(shù)a、 P依據(jù)不同交通運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行標(biāo)定。 (2-2)基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型建立
基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型能夠從港區(qū)貨物交通流的角度對(duì)交通出行分布和分 配進(jìn)行定量描述和表達(dá),同時(shí)兼顧生活交通流和港口貨運(yùn)集疏交通流。廣義費(fèi)用成本模型 對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的港口交通系統(tǒng)可以考慮以下交通特征因素
車輛類型依據(jù)港口集疏貨類和生活性用車進(jìn)行劃分; 道路性質(zhì)依據(jù)道路使用功能和等級(jí)劃分;
道路通行費(fèi)用依據(jù)道路里程收費(fèi)和橋梁收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行區(qū)分;
道路行駛規(guī)則對(duì)禁重貨車、禁煤車、交通信號(hào)控制、施工封道等交通規(guī)則細(xì)分。 對(duì)于天津港區(qū)的道路交通運(yùn)行特征,基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本函數(shù)模型表達(dá)式如 公式2所示
<formula>formula see original document page 14</formula>、 乂 a)
其中^--車輛類型i起訖點(diǎn)間的廣義費(fèi)用 一車輛類型,^一一車輛類型集合; 7' -—在里程收費(fèi)方式中的費(fèi)率集合中的路段; 路段;
一一車輛類型Z'起訖點(diǎn)間最短路徑的集合; Fc r 一—車輛類型Z'的時(shí)間價(jià)值; KZ^一一流量延誤函數(shù);
6一一路段/的自由行程時(shí)間,。一一路段/的通行能力;
^'一一交叉口 g的自由行程時(shí)間,q'-一交叉口 g的通行能力;
PCT/' --車輛類型z'的小汽車當(dāng)量值;
^ --路段Z上車輛類型Z的自然量; a, P—BPRVDF函數(shù)的參數(shù),
P"P2……—一Logit VDF函數(shù)的參數(shù);
《'--路段Z上車輛類型z'的固定費(fèi)率(本專題中設(shè)置為橋梁路段的通行費(fèi)用); M'一一車輛類型/在起迄點(diǎn)節(jié)點(diǎn)間費(fèi)率的集合; M)--在里程收費(fèi)率集合中的路段八車輛類型z'的費(fèi)率;
可見,廣義費(fèi)用成本模型克服了傳統(tǒng)交通分配方法中難以分類型、分級(jí)別用戶地將成 本費(fèi)用因素作為交通分配的優(yōu)化參數(shù)值。
三、路網(wǎng)模型的應(yīng)用——最終得出目標(biāo)年OD矩陣的生成
路網(wǎng)模型應(yīng)用的技術(shù)路線,如圖1所示,根據(jù)現(xiàn)狀OD調(diào)査數(shù)據(jù),利用基于交通分配模 型的基年0D推算模型得出現(xiàn)狀最優(yōu)0D矩陣;根據(jù)港口現(xiàn)狀貨運(yùn)吞吐量選用交通參數(shù),利 用現(xiàn)狀港區(qū)交通出行分布得出基年0D矩陣;將上述現(xiàn)狀最優(yōu)0D矩陣和基年0D矩陣進(jìn)行誤 差比較,若誤差過大(如某個(gè)0D點(diǎn)間交通量相差10pcu/高峰小時(shí),但具體可視情況而定), 則按照遺傳算法調(diào)整參數(shù);否則,按照遺傳算法標(biāo)定交通參數(shù),利用遠(yuǎn)景港區(qū)交通出行分 布得出目標(biāo)年OD矩陣。gp:依據(jù)目標(biāo)年天津港港區(qū)的分貨類公路集疏運(yùn)需求量預(yù)測結(jié)果和每種車型的平均裝載率、年作業(yè)天數(shù)等系數(shù),計(jì)算得到年日均交通出行生成量,從而生成 目標(biāo)年交通OD矩陣。
(1)采用貨類反推法得出港區(qū)目標(biāo)年交通生成量預(yù)測,貨類反推法以貨物的集疏運(yùn)系 統(tǒng)為研究對(duì)象,以貨物的流動(dòng)為線索,對(duì)外部路網(wǎng)——外部堆場——港口各個(gè)產(chǎn)生交通流 的環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的分析,為目標(biāo)年交通生成量的預(yù)測提供了一套簡便可行的方法。其技術(shù) 路線如3所示,其實(shí)現(xiàn)過程如圖2中的歩驟201—206所示。
構(gòu)建交通生成量與各交通特征參數(shù)的關(guān)系圖,如圖4所示。
構(gòu)建各貨類吞吐量引發(fā)交通量流程圖。其中,集裝箱吞吐量引發(fā)交通量流程圖如圖5 所示,通過對(duì)集裝箱集疏運(yùn)物流系統(tǒng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),整個(gè)集疏運(yùn)系統(tǒng)的交通量是由集裝箱碼頭 的集裝箱吞吐量引起的,集裝箱吞吐量引發(fā)了集疏運(yùn)的集裝箱卡車交通流,這部分交通流 主要分為兩部分 一部分發(fā)生在堆場和碼頭之間, 一部分發(fā)生在碼頭和外部路網(wǎng)之間。堆
場完成的集裝箱集港量又分為產(chǎn)地裝箱和堆場裝箱兩部分,產(chǎn)地裝箱的部分主要的交通特 征參數(shù)有產(chǎn)地裝箱平均裝載率、空車取箱比例和二次裝箱比例,貨車到堆場裝箱會(huì)引發(fā)客
車流和貨車流,這部分主要的交通特征參數(shù)有單位teu吸引貨車量和單位teu吸引客車量。 散貨、件雜貨吞吐量引發(fā)交通量流程圖如圖6所示,散貨、件雜貨吞吐量引發(fā)了普通貨車 的交通流,散貨、件雜貨的集港全部由后方堆場完成,件雜貨和散貨很少有直接集港的情 況發(fā)生,貨物一般先運(yùn)入件雜貨和散貨堆場然后再集港,因此會(huì)產(chǎn)生外部路網(wǎng)到件雜貨和 散貨堆場的普通貨車交通流,貨主來堆場聯(lián)系業(yè)務(wù)還會(huì)引發(fā)一定的客車交通流。
采集所需要的現(xiàn)狀交通特征參數(shù),包括現(xiàn)狀集裝箱的交通特征參數(shù)、現(xiàn)狀貨車的交
通特征參數(shù)和現(xiàn)狀港區(qū)貨物堆場的交通特征參數(shù);
所述現(xiàn)狀集裝箱的交通特征參數(shù)包括現(xiàn)狀集裝箱集疏量、月不均勻系數(shù)、周不均勻 系數(shù)、高峰小時(shí)占用系數(shù)、方向不均勻系數(shù);需要進(jìn)行標(biāo)定的交通特征參數(shù)包括直接集 港比例(《)、平均裝載率(teu/車)(a)和空載率(q);
所述現(xiàn)狀貨車的交通特征參數(shù)包括現(xiàn)狀的散貨和件雜貨集疏運(yùn)量、普通貨車的周不
均勻系數(shù)、普通貨車的空載率;需要進(jìn)行標(biāo)定的交通特征參數(shù)有普通貨車的平均載重(噸 /車)(p2)、 R高峰小時(shí)占用系數(shù)(A2、 和方向不均勻系數(shù)(《);
所述現(xiàn)狀港區(qū)貨物堆場的交通特征參數(shù)包括;集裝箱的集與疏、空車取箱的交通流、 堆場拼箱的普通貨車交通流、和與堆場拼箱量是成正比的客車流;需要進(jìn)行標(biāo)定的交通特 征參數(shù)有產(chǎn)地裝箱比例(& )、產(chǎn)地裝箱平均裝載率(teu/車)(& )、空車取箱比例(g2 )、 二次集疏比例(&)、拆拼箱單位teu吸引普通貨車數(shù)(A)、集裝箱堆場內(nèi)拼箱單位teu 吸引客車量(A)、件雜貨堆場單位普通貨車吸引客車量(&);散貨物流中心單位普通貨 車吸引客車量(&);
月不均勻系數(shù)(a,)=月日均交通量/年日均交通量; (2) 周不均勻系數(shù)(。)=單日交通量/周日均交通量; (3) 高峰小時(shí)占用系數(shù)(A:, ) 二各個(gè)小時(shí)交通流量/全天交通流量; (4)方向不均勻系數(shù)(《)=主要行車方向交通量/雙向交通量; (5) 對(duì)于一些不易標(biāo)定的參數(shù)確定其取值范圍,如各堆場的堆場內(nèi)拼箱的比例、單位TEU 吸引普通貨車的數(shù)量、普通貨車的平均載重等。
(2)進(jìn)行現(xiàn)狀集裝箱卡車、普通貨車、客車交通生成量預(yù)測
年集裝箱卡車總吸引和發(fā)生量=目標(biāo)年集裝箱吞吐量/集裝箱卡車平均裝載率(A )/(1_ 集裝箱卡車空載率U,) ); (6)
高峰小時(shí)單向集裝箱卡車交通量=月不均勻系數(shù)(",)X周不均勻系數(shù)(^) X高峰小 時(shí)占用系數(shù)(& ) X方向不均勻系數(shù)(《)X年集裝箱卡車總吸引和發(fā)生量/年工作天數(shù)(7)
普通貨車總吸引和發(fā)生量=目標(biāo)年件雜貨或散雜貨吞吐量/普通貨車平均載重(A )/(1_ 普通貨車空載率U2) ); (8)
高峰小時(shí)單向普通貨車交通量=周不均勻系數(shù)(。)X高峰小時(shí)占用系數(shù)(b) X普通 貨車方向不均勻系數(shù)(^ )X普通貨車總吸引和發(fā)生量/年工作天數(shù); (9)
現(xiàn)狀客車交通生成量預(yù)測包括以下三種情形-
進(jìn)出集裝箱物流作業(yè)區(qū)的客運(yùn)交通同貨物堆場的拆拼箱量成正比關(guān)系,集裝箱卡車 與客車交通流量關(guān)系參數(shù)模型為
公式(10)中M^,為第乂個(gè)集裝箱物流作業(yè)區(qū)的客車吸引量; ^為第纟個(gè)集裝箱物流作業(yè)區(qū)內(nèi)總拼箱數(shù); A為單位TEU生成客車量; 件雜貨和散貨物流作業(yè)區(qū)的普通貨車與客車交通量關(guān)系參數(shù)模型為
公式(11)中M^為第厶個(gè)件雜貨物流作業(yè)區(qū)的客車吸引量;
y(2、為第^個(gè)件雜貨物流作業(yè)區(qū)總吸引的普通貨車數(shù);
&為i位件雜貨普通貨車生成客車數(shù);
W&為第7'3個(gè)散貨物流作業(yè)區(qū)的客車吸引量;
少(3)力為第力個(gè)散貨物流作業(yè)區(qū)總普通貨車數(shù)吸引量;
/^為fe貨物流園區(qū)單位普通貨車生成客車數(shù); 港區(qū)內(nèi)工作人員的編制規(guī)模與通勤交通流量關(guān)系參數(shù)模型為
=/ ,xy; a2, =/ 'x(I-"/J (12)
公式(12)中A,A,分別為第i個(gè)辦公地點(diǎn)的小汽車和客車出行生成量; / ,為人員編制規(guī)模; ;r為私家車擁有率;
^為通勤客車平均載客量。
上述預(yù)測現(xiàn)狀交通生成量是基于現(xiàn)狀交通調(diào)査得到的交通生成量為參考,通過調(diào)整基于貨類反推方法中的相關(guān)參數(shù),使之與基于現(xiàn)狀交通調(diào)査得到的交通生成量誤差達(dá)到極小, 由此形成一個(gè)非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃問題。應(yīng)用遺傳算法對(duì)該規(guī)劃問題進(jìn)行求解,可以求得一組 最優(yōu)的參數(shù)值,從而完成相關(guān)的參數(shù)標(biāo)定。數(shù)學(xué)規(guī)劃問題如下 min/(S)
,)=i;d> (%, +△、+"力)+堂(1> (2),2力+△、)
力=、=1 A '2=1
+ Sd (3),,1+A2w3,3)
A=l '3='
S,/ &ftg2^ 《 AA&《&^/ 3 《 ^
A我2 (1+e2hM2"(2)》21(2),y2
~(3)'3力=X(3)'3 (1 + £ 3)似"(3)》31(3)w3
Am、 二^W力,pA一w力
△ ,"(工U卜0("g')("g2)A廣Z"
,2=1 '3=1
上述公式中的參數(shù)說明
Q:由相應(yīng)參數(shù)范圍形成的約束集;《集裝箱碼頭直接集港比例;a:碼頭集港的集 裝箱卡車的集裝箱平均裝載率;e,:集裝箱卡車的空載率;a:運(yùn)輸件雜貨的普通貨車載
重;J2:件雜貨普通貨車的方向不均勻系數(shù);件雜貨普通貨車周不均勻系數(shù);/V運(yùn) 輸散貨的普通貨車載重;"3:運(yùn)輸散貨的普通貨車的方向不均勻系數(shù);r3:運(yùn)輸散貨的普 通貨車周不均勻系數(shù);第/,個(gè)集裝箱碼頭的吞吐量;x(2),2:第/2個(gè)件雜貨碼頭的吞 吐量;x(3) 第/3個(gè)散貨^頭的吞吐量;J1:集裝箱卡車的方向^均勻系數(shù);第!、 個(gè)集裝箱碼k吸引第乂個(gè)集裝箱堆場的交通量比例;"(2):第/2個(gè)件雜貨碼頭吸弓'|^_/2個(gè)件雜貨堆場的交通量比例;:第^個(gè)散貨碼頭吸引第力個(gè)散貨堆場的交通量比例;a:
\7 。乂3
集裝箱堆場產(chǎn)地裝箱的集裝箱卡車平均裝載率;奵1):第夂個(gè)集裝箱碼頭吸引第乂個(gè)集裝 箱堆場的交通量;_y(2):第/2個(gè)件雜貨碼頭吸引厶個(gè)件雜貨堆場的交通量;y(3).:第/3
\"2乂2 二 \ 〃3力
個(gè)散貨碼頭吸引第義,個(gè)散貨堆場的交通量;Ay(l^力第/,個(gè)集裝箱碼頭吸引第乂個(gè)集裝箱 堆場的交通量之差;Ay(2)..:第/2個(gè)件雜貨碼^^吸引第力個(gè)件雜貨堆場的交通量之差;
Ay(3),^:第/3個(gè)散貨碼頭吸引第_/3個(gè)散貨堆場的交通量之差;J(l)力第乂個(gè)集裝箱堆場
到各^^i裝箱碼頭的發(fā)生量之和;;^2^:第力個(gè)件雜貨堆場到各個(gè)4雜貨碼頭的發(fā)生量之
和;y(3、第厶個(gè)散貨堆場到各個(gè)散l碼頭的發(fā)生量之和;《第乂個(gè)集裝箱堆場的堆場 裝箱比例T A:集裝箱堆場內(nèi)拼箱單位TEU吸引客車量;件雜貨堆場單位普通貨車吸 引客車量;散貨物流中心單位普通貨車吸引客車量;/74:集裝箱堆場拼箱單位TEU吸 引貨車量;h^:第乂個(gè)集裝箱堆場總的客車吸引量;>v"2:第力個(gè)件雜貨堆場總的客車吸 引量;W3/i:第厶個(gè)散貨堆場總的客車吸引量;第乂個(gè)集裝箱堆場總的普通貨車吸引 量;Aw,力第乂個(gè)集裝箱堆場總的普通貨車吸引量之差;Avv^ :第厶個(gè)件雜貨堆場總的客 車吸引量之差;AkV第力個(gè)散貨堆場總的客車吸引量之差;g1:產(chǎn)地裝箱二次裝箱比例; g2:集裝箱卡車空車取箱比例;Z,力第乂個(gè)集裝箱堆場總的集裝箱卡車吸引量;AZ,力 第乂個(gè)集裝箱堆場總的集裝箱卡車吸引量之差;A v第乂個(gè)集裝箱堆場總的客車吸引量 之差;件雜貨普通卡車的空載率;e3:散貨普通卡車的空載率;^ :集裝箱卡車周不均 勻系數(shù);4:集裝箱卡車高峰小時(shí)占用系數(shù);件雜貨普通貨車高峰小時(shí)占用系數(shù); 散貨普通貨車高峰小時(shí)占用系數(shù)。
將優(yōu)化問題可以簡單表示成如下述公式(13)形式的優(yōu)化問題
" 7, (13) S 二 [a,^2,…,a] € [a,,6,], / = 1,2,*..,/.
其中/為變量個(gè)數(shù);[a,,W為各變量取值范圍。
用遺傳算法求解此優(yōu)化問題得到一組最優(yōu)的參數(shù)值,從而完成現(xiàn)狀的相關(guān)交通特征參 數(shù)標(biāo)定工作。算法的步驟如圖7中的701—706所示,具體為
步驟701,置/t-0,確定群體規(guī)模vV,交叉概率a,變異概率凡,及目標(biāo)函數(shù)的適應(yīng)值 F/加e^。第j個(gè)個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)值采用F加m"乂目-A的形式,其中/,為第/代中
目標(biāo)函數(shù)的最大值,y;.為第z代中第j個(gè)個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)值。隨機(jī)生成iv個(gè)初始種群;
歩驟702,進(jìn)行遺傳算法的交叉、變異算子操作,得到iV個(gè)新的個(gè)體,分別計(jì)算其適應(yīng)
值;
歩驟703,采用最優(yōu)保存策略方法進(jìn)行遺傳算法的選擇算子操作;
步驟704-706,若達(dá)到最大迭代次數(shù)《或得到滿意解,則結(jié)束尋優(yōu)過程;否則令* = A: + l , 返回步驟702。
算法參數(shù)中,種群數(shù)為iV = 30 ,交叉概率& = 0.6 ,變異概率& = 0.1 ,迭代次數(shù)《=200 。在Matlab7. 0環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn),用以上算法步驟求得優(yōu)化問題的近似最優(yōu)解。
另外對(duì)于不同港區(qū)所需要標(biāo)定的參數(shù)可能不同,對(duì)能夠給定的交通特征參數(shù)在模型中 取為常值,而需要標(biāo)定的參數(shù)設(shè)置為數(shù)學(xué)規(guī)劃模型中的決策變量即可。
(3)目標(biāo)年OD矩陣的生成——包括目標(biāo)年集裝箱OD矩陣生成、目標(biāo)年普通貨車OD 矩陣生成和目標(biāo)年客車交通OD矩陣生成 目標(biāo)年集裝箱OD矩陣生成
依據(jù)目標(biāo)年港區(qū)集裝箱公路承運(yùn)量得到港區(qū)年集裝箱卡車總吸引和發(fā)生量,并結(jié)合港
區(qū)內(nèi)各集裝箱碼頭的作業(yè)能力得到各碼頭的集裝箱卡車總吸引和發(fā)生量,從而依據(jù)集裝箱 卡車的高峰小時(shí)占用系數(shù)和方向不均勻系數(shù)得到高峰小時(shí)單向集裝箱卡車數(shù),分為外部直
接集港和堆場集港兩部分。直接集港集裝箱卡車按一定比例分別從外部路網(wǎng)各小區(qū)抵達(dá)碼 頭。堆場完成的集裝箱集港量又分為產(chǎn)地裝箱和堆場裝箱兩部分,其中產(chǎn)地裝箱的集裝箱 卡車按一定比例分別從外部路網(wǎng)各小區(qū)抵達(dá)各集裝箱堆場。目標(biāo)年集裝箱吞吐量引發(fā)交通
量流程如圖5所示。其中
港區(qū)年集裝箱卡車總吸引和發(fā)生量- (1+集裝箱卡車空載率)^目標(biāo)年港區(qū)集裝箱公路承 運(yùn)量/集裝箱卡車平均裝載率;
高峰小時(shí)單向集裝箱卡車交通量=月不均勻系數(shù)*周不均勻系數(shù)4高峰小時(shí)占用系數(shù)*方 向不均勻系數(shù)"巷區(qū)年集裝箱卡車總吸引和發(fā)生量/年工作天數(shù)。
目標(biāo)年普通貨車OD矩陣生成
依據(jù)目標(biāo)年港區(qū)件雜貨和散雜貨的公路承運(yùn)量得到港區(qū)普通貨車總吸引和發(fā)生量,并 結(jié)合港區(qū)內(nèi)各件雜貨或散雜貨碼頭的作業(yè)能力得到各碼頭的普通貨車的總吸引和發(fā)生量, 從而依據(jù)普通貨車的高峰小時(shí)占用系數(shù)和方向不均勻系數(shù)得到高峰小時(shí)單向普通貨車數(shù), 件雜貨碼頭主要由各自的后方堆場完成集疏港,散貨碼頭由散貨物流中心完成集疏港。件 雜貨堆場的貨物按一定比例分別從外部路網(wǎng)各小區(qū)抵達(dá)堆場。同時(shí)集裝箱堆場拼箱部分會(huì) 產(chǎn)生普通貨車集疏運(yùn)需求,這部分普通貨車按一定比例分別從外部路網(wǎng)各小區(qū)抵達(dá)集裝箱
堆場,流程圖如圖6。其中
港區(qū)普通貨車總吸引和發(fā)生量=(1+普通貨車空載率)*目標(biāo)年港區(qū)件雜貨或散雜貨公路
承運(yùn)量/普通貨車平均載重;
高峰小時(shí)單向普通貨車交通量=周不均勻系數(shù)*高峰小時(shí)占用系數(shù)*普通貨車方向不均勻
系數(shù)"巷區(qū)普通貨車總吸引和發(fā)生量/年工作天數(shù)。
目標(biāo)年客車交通OD矩陣生成
港區(qū)客運(yùn)交通需求量由三部分組成,即港區(qū)崗位需求量,港區(qū)內(nèi)居住人員所產(chǎn)生的通 勤交通需求量和旅游休閑人員及保稅區(qū)和生活配套區(qū)吸引的人員需求量。目標(biāo)年不同港區(qū) 客車生成量計(jì)算方法與基年計(jì)算方法相同。
目標(biāo)年的客車交通主要分為四部分貨主到集裝箱堆場監(jiān)裝引發(fā)的客車流,貨主到件雜貨堆場聯(lián)系業(yè)務(wù)引發(fā)的客車流,通勤交通,客運(yùn)交通和旅游交通,其中客運(yùn)交通和旅游 交通一般比較集中,這些客車流按一定比例分別從外部路網(wǎng)結(jié)點(diǎn)小區(qū)抵達(dá)各堆場、通勤小 區(qū)和客運(yùn)小區(qū)。其中
監(jiān)裝引發(fā)客車交通量=集裝箱堆場拼箱總量^單位TEU吸引客車數(shù);
聯(lián)系業(yè)務(wù)引發(fā)的客車交通量=港區(qū)外部到件雜貨堆場的普通貨車總量^單位普通貨車吸 引客車數(shù)。
四、 最終,提出港區(qū)道路交通規(guī)劃指導(dǎo)性建議及總體對(duì)策。
天津港基年交通OD和遠(yuǎn)景交通OD分別推算得到后,將其分別加載分配在現(xiàn)狀路網(wǎng)和 目標(biāo)年路網(wǎng)中,以獲得整個(gè)路網(wǎng)的交通流分布情況和交通運(yùn)行狀態(tài),評(píng)價(jià)現(xiàn)狀路網(wǎng)和未來 規(guī)劃方案路網(wǎng)的交通運(yùn)行質(zhì)量,定量評(píng)價(jià)港區(qū)路網(wǎng)的現(xiàn)狀和未來年的交通適應(yīng)性和集疏服 務(wù)水平,最終,提出天津港道路交通規(guī)劃指導(dǎo)性建議及總體對(duì)策。
五、 在上述具體實(shí)施過程中特別強(qiáng)調(diào)
1. 交通量調(diào)査實(shí)施要點(diǎn)
*時(shí)間要求連續(xù),至少7X24小時(shí)以上,且天氣要求正常,避免霧雪冰凍,影響交通 量調(diào)查效果;
*地點(diǎn)覆蓋天津港港區(qū)60%以上路段,保證路段選取的代表性,真實(shí)充分反映天津
港港區(qū)道路交通特點(diǎn); *交通量調(diào)查組織和后勤工作保障充足,減少交通量調(diào)查數(shù)據(jù)的缺失和誤差; *數(shù)據(jù)整理需用可靠方法,保障準(zhǔn)確率在95%以上
2. 需求分析平臺(tái)建立技術(shù)
港區(qū)道路交通是以貨車流為主的交通循環(huán)系統(tǒng),除了具有常規(guī)城市交通、公路交通行 為特征之外,還具有突出的以貨流為主、貨流需求快速增長的特征。建立或者選擇本技術(shù) 實(shí)現(xiàn)的模型平臺(tái)時(shí)應(yīng)具備以下條件
*滿足以貨流為主的交通流行為特征(例如貨車禁行、散貨車禁行等);
*具有豐富、成熟的常規(guī)交通分布及分配算法,支持廣義費(fèi)用函數(shù)模型;
*系統(tǒng)支持GIS-T表達(dá)方式;
參已有算法模型參數(shù)易于標(biāo)定和比較;
*具有配套工具開展宏觀、中觀、微觀交通分析的同步研究。
盡管結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了上述描述,但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
, 上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的,而不是限制性的,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明 的啟示下,在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下,還可以做出很多變形,這些均屬于本發(fā)明的保 護(hù)之列。
權(quán)利要求
1. 一種基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)的港區(qū)道路交通需求預(yù)測系統(tǒng),用以獲得目標(biāo)年港區(qū)道路交通生成量,其特征在于,該預(yù)測系統(tǒng)至少包括(1)儲(chǔ)存模塊,用于儲(chǔ)存提供對(duì)港區(qū)道路交通生成量預(yù)測的數(shù)據(jù)依據(jù),至少包括(1-1)港區(qū)工程地理信息數(shù)據(jù)庫單元;(1-2)港區(qū)道路運(yùn)行狀況單元——存儲(chǔ)現(xiàn)狀道路客觀存在的交通運(yùn)行狀態(tài)調(diào)研數(shù)據(jù);(1-3)初步擬訂的目標(biāo)年交通需求數(shù)據(jù);(2)港區(qū)路網(wǎng)模型,通過上述港區(qū)工程地理信息數(shù)據(jù)庫向TrarsCAD模型平臺(tái)輸入港區(qū)工程地圖,并依據(jù)港區(qū)道路交通運(yùn)行狀況,建立港區(qū)路網(wǎng)模型,該港區(qū)路網(wǎng)模型至少包括(2-1)用以劃分道路等級(jí)及路段類型的單元——將道路網(wǎng)中的每條路段劃分為多個(gè)不同道路等級(jí)的路段,包括高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路、快速路、主干路、次主干路、支路、匝道、輔路、有公交專用道的道路、交通小區(qū)的質(zhì)心連接線,對(duì)于上述道路等級(jí)都將分配一個(gè)道路等級(jí)劃分和路段類型代碼,用于識(shí)別不同路段的運(yùn)行特征和交通適應(yīng)性;(2-2)用以設(shè)置自由流速度的單元——自由流速度的計(jì)算依據(jù)各路段的觀測速度、路段限速、所在區(qū)域的使用功能類型、道路等級(jí)、貨場分布及交通設(shè)施情況來確定,并充分考慮道路交叉口的延誤參數(shù)因素,將該道路交通延誤因素添加到所對(duì)應(yīng)的路段行程時(shí)間中,從而該路段的自由流速度;(2-3)用以估計(jì)加載速度(ELS)應(yīng)用的單元——通過路段的自由流速度乘以ELS因子得出該路段的估計(jì)加載速度,用于計(jì)算路段交通運(yùn)行速度;(2-4)用以設(shè)置各路段通行能力的單元——在上述港區(qū)路網(wǎng)中,對(duì)各路段(link)各方向的小時(shí)通行能力進(jìn)行設(shè)置,依據(jù)路段車道數(shù)、區(qū)域使用類型和規(guī)模、道路等級(jí)、交通設(shè)施、貨車禁行和單行道各因素,并結(jié)合港區(qū)道路交通運(yùn)行狀態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)庫中的道路實(shí)際運(yùn)行狀況及交通分配結(jié)果,反檢驗(yàn)實(shí)際通行能力的合理性,并進(jìn)行校正;進(jìn)而,對(duì)各路段(link)的通行能力進(jìn)行設(shè)置,最終,依據(jù)規(guī)劃道路或改造道路的實(shí)際條件,并在路網(wǎng)現(xiàn)有通行能力的基礎(chǔ)上調(diào)整后得出目標(biāo)年路網(wǎng)通行能力;(2-5)基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型,用以獲得最優(yōu)基年交通生成量;(2-6)劃分交通小區(qū)的單元,根據(jù)堆場各服務(wù)區(qū)、碼頭分布位置情況劃分交通小區(qū);(3)上述路網(wǎng)模型應(yīng)用模塊,至少包括(3-1)基于交通分配模型的港區(qū)基年OD推算單元,用以獲得現(xiàn)狀港區(qū)最優(yōu)OD矩陣;(3-2)基于現(xiàn)狀貨運(yùn)吞吐量的現(xiàn)狀港區(qū)交通出行分布單元,用以獲得港區(qū)基年OD矩陣;(3-3)交通參數(shù)修正單元,根據(jù)上述現(xiàn)狀港區(qū)最優(yōu)OD矩陣與基年OD矩陣的誤差對(duì)比的結(jié)果,修正現(xiàn)狀港區(qū)交通出行分布單元中的交通參數(shù);(3-4)基于遠(yuǎn)景貨運(yùn)吞吐量的遠(yuǎn)景港區(qū)交通出行分布單元,根據(jù)上述修正后的交通參數(shù)利用遺傳算法標(biāo)定交通參數(shù),用以獲得港區(qū)目標(biāo)年OD矩陣;(3-5)路網(wǎng)加載分配單元,根據(jù)上述港區(qū)基年OD矩陣和目標(biāo)年OD矩陣,將現(xiàn)狀交通生成量和目標(biāo)年交通生成量分別加載分配在現(xiàn)狀路網(wǎng)和目標(biāo)年路網(wǎng)中,以獲得整個(gè)路網(wǎng)的交通流分布情況和交通運(yùn)行狀態(tài);(4)分析評(píng)價(jià)模塊,結(jié)合上述交通分配結(jié)果,對(duì)遠(yuǎn)景路網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行交通適應(yīng)性分析評(píng)價(jià);(5)規(guī)劃模塊,用以最終提出對(duì)港區(qū)道路交通規(guī)劃的指導(dǎo)性建議及總體對(duì)策。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)的港區(qū)道路交通需求預(yù)測系統(tǒng), 其特征在于,所述目標(biāo)年OD矩陣中,考慮以下因素港區(qū)的遠(yuǎn)景宏觀經(jīng)濟(jì)、區(qū)域發(fā)展、生 產(chǎn)能力建設(shè)。
3. —種港區(qū)路網(wǎng)模型搭建模塊,與具有港區(qū)工程地理信息的數(shù)據(jù)庫及其具有港區(qū)道路 交通運(yùn)行狀態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫連接,其特征在于,在該模型搭建過程中,從上述港區(qū)工程地地理信息數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入需建立路網(wǎng)模型的港 區(qū)工程地圖,并依據(jù)港區(qū)道路交通運(yùn)行狀況和目標(biāo)年需求建立該港區(qū)的路網(wǎng)模型,至少包括對(duì)道路等級(jí)及路段類型的劃分,將道路網(wǎng)中的每條路段劃分為多個(gè)不同道路等級(jí)的路 段,包括高速公路、 一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路、快速路、主干路、次主 干路、支路、匝道、輔路、有公交專用道的道路、交通小區(qū)的質(zhì)心連接線,對(duì)于上述道路 等級(jí)都將分配一個(gè)道路等級(jí)劃分和路段類型代碼,用于識(shí)別不同路段的運(yùn)行特征和交通適 應(yīng)性;對(duì)自由流速度的設(shè)置一一自由流速度的計(jì)算依據(jù)各路段的觀測速度、路段限速、所在 區(qū)域的使用功能類型、道路等級(jí)、貨場分布及交通設(shè)施情況來確定,并充分考慮道路交叉 口的延誤參數(shù)因素,將該道路交通延誤因素添加到所對(duì)應(yīng)的路段行程時(shí)間中,從而該路段 的自由流速度;估計(jì)加載速度(ELS)的應(yīng)用——通過路段的自由流速度乘以ELS因子得出該路段的估 計(jì)加載速度,用于計(jì)算路段交通運(yùn)行速度;對(duì)各路段通行能力的設(shè)置——在上述港區(qū)路網(wǎng)中,對(duì)各路段(link)各方向的小時(shí)通 行能力進(jìn)行設(shè)置,依據(jù)路段車道數(shù)、區(qū)域使用類型和規(guī)模、道路等級(jí)、交通設(shè)施、貨車禁 行和單行道各因素,并結(jié)合港區(qū)道路交通運(yùn)行狀態(tài)調(diào)査數(shù)據(jù)庫中的道路實(shí)際運(yùn)行狀況及交 通分配結(jié)果,反檢驗(yàn)實(shí)際通行能力的合理性,并進(jìn)行校正;進(jìn)而,對(duì)各路段(link)的通 行能力進(jìn)行設(shè)置,最終,依據(jù)規(guī)劃道路或改造道路的實(shí)際條件,并在路網(wǎng)現(xiàn)有通行能力的 基礎(chǔ)上調(diào)整后得出目標(biāo)年路網(wǎng)通行能力;根據(jù)基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型獲得最優(yōu)基年交通生成量;用以對(duì)路網(wǎng)中的各路段、道路節(jié)點(diǎn)(N生成量es)、匝道路段進(jìn)行統(tǒng)一編碼,并針 對(duì)小區(qū)質(zhì)心、質(zhì)心連桿進(jìn)行單獨(dú)標(biāo)識(shí);根據(jù)堆場各服務(wù)區(qū)、碼頭分布位置情況劃分交通小區(qū)。
4. 一種基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)對(duì)港區(qū)道路交通需求的預(yù)測方法,用于生成港區(qū)目 標(biāo)年交通量,其特征在于,該預(yù)測方法至少包括以下步驟(1) 按照工作大綱進(jìn)行任務(wù)分解和技術(shù)思路的修正;進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)研,至少包括聽取專 家意見、港區(qū)交通現(xiàn)狀分析和對(duì)錄象數(shù)據(jù)進(jìn)行整理;(2) 選用TransCAD模型平臺(tái),并向該平臺(tái)輸入港區(qū)工程地理信息和港區(qū)現(xiàn)狀道路運(yùn) 行數(shù)據(jù),根據(jù)上述港區(qū)工程地理信息、港區(qū)現(xiàn)狀道路運(yùn)行數(shù)據(jù)和目標(biāo)年需求,建立港區(qū)路 網(wǎng)模型,至少包括(2-1)進(jìn)行道路等級(jí)及路段類型劃分——將道路網(wǎng)中的每條路段劃分為多個(gè)不同 道路等級(jí)的路段,包括高速公路、 一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路、快速路、 主干路、次主干路、支路、匝道、輔路、有公交專用道的道路、交通小區(qū)的質(zhì)心連接線, 對(duì)于上述道路等級(jí)都將分配一個(gè)道路等級(jí)劃分和路段類型代碼,用于識(shí)別不同路段的運(yùn) 行特征和交通適應(yīng)性;(2-2)自由流速度的設(shè)置——自由流速度的計(jì)算依據(jù)各路段的觀測速度、路段限 速、所在區(qū)域的使用功能類型、道路等級(jí)、貨場分布及交通設(shè)施情況來確定,并充分考 慮道路交叉口的延誤參數(shù)因素,將該道路交通延誤因素添加到所對(duì)應(yīng)的路段行程時(shí)間 中,從而該路段的自由流速度;(2-3)估計(jì)加載速度(ELS)的應(yīng)用——通過路段的自由流速度乘以ELS因子得出 該路段的估計(jì)加載速度,用于計(jì)算路段交通運(yùn)行速度;(2-4)各路段通行能力的設(shè)置——在上述港區(qū)路網(wǎng)中,對(duì)各路段(link)各方向 的小時(shí)通行能力進(jìn)行設(shè)置,依據(jù)路段車道數(shù)、區(qū)域使用類型和規(guī)模、道路等級(jí)、交通設(shè) 施、貨車禁行和單行道各因素,并結(jié)合港區(qū)道路交通運(yùn)行狀態(tài)調(diào)查數(shù)據(jù)庫中的道路實(shí)際 運(yùn)行狀況及交通分配結(jié)果,反檢驗(yàn)實(shí)際通行能力的合理性,并進(jìn)行校正;進(jìn)而,對(duì)各路 段(link)的通行能力進(jìn)行設(shè)置,最終,依據(jù)規(guī)劃道路或改造道路的實(shí)際條件,并在路 網(wǎng)現(xiàn)有通行能力的基礎(chǔ)上調(diào)整后得出目標(biāo)年路網(wǎng)通行能力;(2-5)根據(jù)基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型,用以獲得最優(yōu)基年交通生成量, 至少包括建立基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型,并利用流量-延誤函數(shù)生成時(shí)間成 本因素,通過進(jìn)出節(jié)點(diǎn)間費(fèi)用矩陣和路段固定費(fèi)率生成費(fèi)用成本因素;(2-6)根據(jù)堆場各服務(wù)區(qū)、碼頭分布位置情況劃分交通小區(qū);(3) 上述路網(wǎng)模型的應(yīng)用,至少包括(3-1)根據(jù)現(xiàn)狀OD調(diào)查數(shù)據(jù),利用基于交通分配模型的基年OD推算模型得出現(xiàn) 狀最優(yōu)0D矩陣;(3-2)根據(jù)港口現(xiàn)狀貨運(yùn)吞吐量選用交通參數(shù),利用現(xiàn)狀港區(qū)交通出行分布得出 基年0D矩陣;(3-3)將上述現(xiàn)狀最優(yōu)OD矩陣和基年OD矩陣進(jìn)行誤差比較,若誤差過大,則按 照遺傳算法調(diào)整參數(shù),并返回上述步驟(3-2),否則,按照遺傳算法標(biāo)定交通參數(shù),利 用遠(yuǎn)景港區(qū)交通出行分布得出目標(biāo)年0D矩陣;(3-4)根據(jù)上述得出的現(xiàn)狀最優(yōu)0D矩陣和目標(biāo)年0D矩陣,并考慮現(xiàn)狀港區(qū)道路 約束條件和目標(biāo)年港區(qū)道路約束條件分別對(duì)基年和目標(biāo)年交通需求進(jìn)行路網(wǎng)加載分配;(4) 結(jié)合上述交通分配結(jié)果,對(duì)遠(yuǎn)景路網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行交通適應(yīng)性分析評(píng)價(jià);(5) 提出港區(qū)道路交通規(guī)劃指導(dǎo)性建議及總體對(duì)策。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)對(duì)于港區(qū)道路交通需求的預(yù)測方法, 其中,建立基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型,考慮以下交通特征因素 車輛類型,依據(jù)港口集疏貨類和生活性用車進(jìn)行劃分; 道路性質(zhì),依據(jù)道路使用功能和等級(jí)劃分;道路通行費(fèi)用,依據(jù)道路里程收費(fèi)和橋梁收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行區(qū)分;道路行駛規(guī)則,對(duì)禁重貨車、禁煤車、交通信號(hào)控制、施工封道等交通規(guī)則細(xì)分; 上述基于貨運(yùn)交通的廣義費(fèi)用成本模型表達(dá)式如下M其中:<formula>formula see original document page 5</formula> (i)一車輛類型i起訖點(diǎn)間的廣義費(fèi)用;車輛類型,&——車輛類型集合;-在里程收費(fèi)方式中的費(fèi)率集合中的路段;路段;-車輛類型z'起訖點(diǎn)間最短路徑的集合; ——車輛類型Z的時(shí)間價(jià)值;■S1——?!范蝯的自由行程時(shí)間,-流量延誤函數(shù);-路段Z的通行能力;c s——交叉口 g的自由行程時(shí)間,、——交叉口 g的通行能力;-車輛類型/的小汽車當(dāng)量值;^——路段Z上車輛類型z'的自然量;a, P——BPRVDF函數(shù)的參數(shù),Pi,P2'——Logit VDF函數(shù)的參數(shù);F/'——路段Z上車輛類型Z'的固定費(fèi)率;M'——車輛類型Z'在起迄點(diǎn)節(jié)點(diǎn)間費(fèi)率的集合;M;——在里程收費(fèi)率集合中的路段人車輛類型Z'的費(fèi)率。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)對(duì)于港區(qū)道路交通需求的預(yù)測方法, 其中,在路網(wǎng)模型應(yīng)用中得出基于貨類反推的港區(qū)目標(biāo)年交通生成量預(yù)測,至少包括以下 步驟(1)構(gòu)建交通生成量與各交通特征參數(shù)的關(guān)系圖及各貨類吞吐量引發(fā)交通量流程圖, 采集所需要的現(xiàn)狀交通特征參數(shù),包括現(xiàn)狀集裝箱的交通特征參數(shù)、現(xiàn)狀貨車的交通特 征參數(shù)和現(xiàn)狀港區(qū)貨物堆場的交通特征參數(shù);所述現(xiàn)狀集裝箱的交通特征參數(shù)包括現(xiàn)狀集裝箱集疏量、月不均勻系數(shù)、周不均勻 系數(shù)、高峰小時(shí)占用系數(shù)、方向不均勻系數(shù);需要進(jìn)行標(biāo)定的交通特征參數(shù)包括直接集 港比例(g)、平均裝載率(TEU/車)(p,)和空載率(£l);所述現(xiàn)狀貨車的交通特征參數(shù)包括現(xiàn)狀的散貨和件雜貨集疏運(yùn)量、普通貨車的周不 均勻系數(shù)、普通貨車的空載率;需要進(jìn)行標(biāo)定的交通特征參數(shù)有普通貨車的平均載重(噸 /車)(a)、 r高峰小時(shí)占用系數(shù)(&、 和方向不均勻系數(shù)(《);所述現(xiàn)狀港區(qū)貨物堆場的交通特征參數(shù)包括;集裝箱的集與疏、空車取箱的交通流、 堆場拼箱的普通貨車交通流、和與堆場拼箱量是成IH比的客車流;需要進(jìn)行標(biāo)定的交通特 征參數(shù)有產(chǎn)地裝箱比例()、產(chǎn)地裝箱平均裝載率(TEU/車)(A )、空車取箱比例(g2 )、 二次集疏比例(g,)、拆拼箱單位TEU吸引普通貨車數(shù)(化)、集裝箱堆場內(nèi)拼箱單位TEU 吸引客車量(&)、件雜貨堆場單位普通貨車吸引客車量(&);散貨物流中心單位普通貨車吸引客車量(&);月不均勻系數(shù)(",)二月日均交通量/年日均交通量; (2)周不均勻系數(shù)",)=單日交通量/周日均交通量; (3)高峰小時(shí)占用系數(shù)(、)二各個(gè)小時(shí)交通流量/全天交通流量; (4)方向不均勻系數(shù)(《)=主要行車方向交通量/雙向交通量; (5)(2)進(jìn)行現(xiàn)狀集裝箱卡車、普通貨車、客車交通生成量預(yù)測,至少包括計(jì)算 年集裝箱卡車總吸引和發(fā)生量=(1+集裝箱卡車空載率(A) )X目標(biāo)年集裝箱吞吐量/集裝箱卡車平均裝載率(a); (6)高峰小時(shí)單向集裝箱卡車交通量=月不均勻系數(shù)X周不均勻系數(shù)(r,) X高峰小 時(shí)占用系數(shù)(& ) X方向不均勻系數(shù)(《)X年集裝箱卡車總吸引和發(fā)生量/年工作天數(shù)(7) 普通貨車總吸引和發(fā)生量=(1+普通貨車空載率(e2) )X目標(biāo)年件雜貨或散雜貨吞吐量/普通貨車平均載重(A); (8) 高峰小時(shí)單向普通貨車交通量-周不均勻系數(shù)(^) X高峰小時(shí)占用系數(shù)(A:2) X普通 貨車方向不均勻系數(shù)(^)X普通貨車總吸引和發(fā)生量/年工作天數(shù); (9)現(xiàn)狀客車交通生成量預(yù)測包括以下三種情形進(jìn)出集裝箱物流作業(yè)區(qū)的客運(yùn)交通同貨物堆場的拆拼箱量成正比關(guān)系,集裝箱卡車 與客車交通流量關(guān)系參數(shù)模型為<formula>formula see original document page 7</formula>公式(10)中M^為^/,個(gè)集裝箱物流作業(yè)區(qū)的客車吸引量; 丄,,為第個(gè)集裝箱物流作業(yè)區(qū)內(nèi)總拼箱數(shù); ^為單位TEU生成客車量;件雜貨和散貨物流作業(yè)區(qū)的普通貨車與客車交通量關(guān)系參數(shù)模型為<formula>formula see original document page 7</formula>公式(11)中>^2為第/2個(gè)件雜貨物流作業(yè)區(qū)的客車吸引量;y(2、為第厶個(gè)件雜貨物流作業(yè)區(qū)總吸引的普通貨車數(shù); &為i位件雜貨普通貨車生成客車數(shù); M^為第_/3個(gè)散貨物流作業(yè)區(qū)的客車吸引量; y(3、為第厶個(gè)散貨物流作業(yè)區(qū)總普通貨車數(shù)吸引量;^為fe貨物流園區(qū)單位普通貨車生成客車數(shù); 港區(qū)內(nèi)工作人員的編制規(guī)模與通勤交通流量關(guān)系參數(shù)模型為<formula>formula see original document page 7</formula>12)公式(12)中A,,A,分別為第/個(gè)辦公地點(diǎn)的小汽車和客車出行生成量; / ,為人員編制規(guī)模; y為私家車擁有率; 5為通勤客車平均載客量。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)對(duì)于港區(qū)道路交通需求的預(yù)測方法, 其中,按照遺傳算法標(biāo)定交通參數(shù)中,需建立合理的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型,將優(yōu)化問題簡單表示 成如下形式的優(yōu)化問題<formula>formula see original document page 7</formula>公式(13)中/為變量個(gè)數(shù);[fl,》,]為各變量取值范圍;應(yīng)用遺傳算法對(duì)該規(guī)劃問題進(jìn)行求解的步驟包括(1)置^: = 0,確定群體規(guī)模iV,交叉概率A,變異概率p",及目標(biāo)函數(shù)的適應(yīng)值F/m^;第j個(gè)個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)適應(yīng)值采用F/她^ = /匪的形式,其中/隨為第Z代中目標(biāo)函數(shù)的最大值,^為第/代中第J個(gè)個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)值;隨機(jī)生成iV 個(gè)初始種群;(2) 進(jìn)行遺傳算法的交叉、變異算子操作,得到7V個(gè)新的個(gè)體,分別計(jì)算其 適應(yīng)值;(3) 采用最優(yōu)保存策略方法進(jìn)行遺傳算法的選擇算子操作;(4) 若達(dá)到最大迭代次數(shù)《或得到滿意解,則結(jié)束尋優(yōu)過程;否則令A(yù)^A: + 1, 返回上述步驟(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)對(duì)于港區(qū)道路交通需求的預(yù)測方法, 其中,所述遺傳算法的參數(shù)中,種群數(shù)為7V-30,交叉概率&=0.6,變異概率;^^0.1, 迭代次數(shù)《=200。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于TransCAD宏觀仿真平臺(tái)的港區(qū)道路交通需求預(yù)測系統(tǒng),用以獲得目標(biāo)年港區(qū)道路交通生成量,該預(yù)測系統(tǒng)至少包括儲(chǔ)存模塊,用于儲(chǔ)存提供對(duì)港區(qū)道路交通生成量預(yù)測的數(shù)據(jù)依據(jù);港區(qū)路網(wǎng)模型,通過上述港區(qū)工程地理信息數(shù)據(jù)庫向TrarsCAD模型平臺(tái)輸入港區(qū)工程地圖,依據(jù)港區(qū)道路交通運(yùn)行狀況,建立港區(qū)路網(wǎng)模型;路網(wǎng)模型應(yīng)用模塊,利用遺傳算法優(yōu)化選用交通參數(shù)以獲得港區(qū)目標(biāo)年OD矩陣;路網(wǎng)加載分配單元,以獲得整個(gè)路網(wǎng)的交通流分布情況和交通運(yùn)行狀態(tài);分析評(píng)價(jià)模塊,結(jié)合上述交通分配結(jié)果,對(duì)遠(yuǎn)景路網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行交通適應(yīng)性分析評(píng)價(jià);規(guī)劃模塊,用以最終提出對(duì)港區(qū)道路交通規(guī)劃的指導(dǎo)性建議及總體對(duì)策。
文檔編號(hào)G08G1/01GK101436345SQ200810154298
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者代茂華, 劉潤有, 徐建平, 偉 曾, 越 楊, 王寅弘, 王志華, 王新歧, 王曉華, 田春林, 白子建, 偉 趙, 巍 趙, 趙建偉, 峰 蹇, 龔鳳剛 申請(qǐng)人:天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院