一種交通預(yù)測的建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種交通預(yù)測的建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交通預(yù)測是借助計算機技術(shù)模擬城市空間布局與交通出行的變化規(guī)律，為城市的 建設(shè)者提供決策依據(jù)。目前的交通預(yù)測建模系統(tǒng)存在以下問題：
[0003] (1)城市規(guī)劃建設(shè)管理和反饋是一個長期動態(tài)的過程，受限于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的內(nèi)容和 形式，不易于充分利用城市規(guī)劃建設(shè)數(shù)據(jù)；
[0004] (2)現(xiàn)在的建模系統(tǒng)和方法眾多，參數(shù)眾多，但是參數(shù)獲取太難，或者是有的參數(shù) 無法用已有的分析軟件實現(xiàn)；很多城市的交通模型一旦把基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入到分析軟件，如果 城市規(guī)劃變了，再更新交通模型就很復(fù)雜，但是城市規(guī)劃經(jīng)常變，全市各個分區(qū)的控制性規(guī) 劃不可能一次性的整理完整；
[0005] (3) -般的四階段交通預(yù)測建模均需要手動設(shè)定輸入條件、輸出結(jié)果和結(jié)果判定， 無法保證建模參數(shù)選取和取值設(shè)定的穩(wěn)定性和可視性，各階段矩陣數(shù)據(jù)的存儲和調(diào)用容易 出現(xiàn)錯誤，且不易于模型維護的公開性和可持續(xù)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種交通預(yù)測的建模方法，本方法通過對城市 交通建模理論及相應(yīng)分析軟件的成熟程度、數(shù)據(jù)資料獲取的難易程度兩方面的考量，選擇 目前應(yīng)用較廣，發(fā)展較為成熟的四階段法為基本原理，模型按照交通生成模塊、交通分布模 塊、交通方式劃分模塊和交通分配模塊四個子系統(tǒng)依次展開。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種交通預(yù)測的建模方法，包括以下步驟：
[0009] (1)建立道路交通基礎(chǔ)設(shè)施地理信息數(shù)據(jù)庫，存儲和更新交通規(guī)劃方案，建立交叉 口延誤判定；
[0010] (2)建立城市規(guī)劃建設(shè)地理信息數(shù)據(jù)庫，存儲各片區(qū)控制性詳細規(guī)劃，并利用原單 位法構(gòu)建交通生成情況；
[0011] (3)調(diào)用道路交通基礎(chǔ)設(shè)施地理信息數(shù)據(jù)庫和城市規(guī)劃建設(shè)地理信息數(shù)據(jù)庫的數(shù) 據(jù)，利用重力模型法預(yù)測出行分布矩陣；
[0012] (4)構(gòu)建多元logit模型，確定個人在特定的出行信息中選擇出行方式的概率分 布；
[0013] (5)采用容量限制多路徑分配方法進行交通分配。
[0014] 所述步驟（1)中，道路交通基礎(chǔ)設(shè)施地理信息數(shù)據(jù)庫包括屬性：道路網(wǎng)絡(luò)、公交線 網(wǎng)、道路紅線、道路等級、車道數(shù)、設(shè)計車速、道路收費情況、交通組織和流量延誤函數(shù)。
[0015] 所述步驟（1)中，建立交叉口判定的具體方法包括：
[0016] (1-1)交叉口分類抽樣調(diào)查，按照相交道路等級和車道數(shù)不同共劃分交叉口；
[0017] (1-2)分類分轉(zhuǎn)向統(tǒng)計交叉口轉(zhuǎn)向延誤，按進口道轉(zhuǎn)向統(tǒng)計交叉口的車輛平均延 誤時間，建立交叉口轉(zhuǎn)向延誤懲罰函數(shù)；
[0018] (1-3)對所有道路交叉口識別轉(zhuǎn)向，計算轉(zhuǎn)向角度；
[0019] (1-4)調(diào)用交叉口轉(zhuǎn)向延誤懲罰函數(shù)，根據(jù)道路類型和交叉口識別轉(zhuǎn)向?qū)ζ溥M行 賦值；
[0020] (1-5)根據(jù)交叉口轉(zhuǎn)向延誤懲罰函數(shù)進行交叉口延誤判定。
[0021] 所述步驟（1-1)中，交叉口劃分類型包括主干路與主干路交叉口、主干路與次干 路交叉口、次干路與次干路交叉口、主干路與支路交叉口、次干路與支路交叉口和支路與支 路交叉口。
[0022] 所述步驟（1-2)中，建立交叉口轉(zhuǎn)向延誤懲罰函數(shù)tpfIJN:
[0023] I表示交叉口入口道道路等級，分別用1，2, 3表示，1 =主干道，2 =次干道，3 =支 路；
[0024] J表示交叉口出口道道路等級，分別用1，2, 3表示，1 =主干道，2 =次干道，3 =支 路；
[0025] N表示交叉口轉(zhuǎn)向，分別用0, 1，2, 3, 12, 13表示，0 =左直右，1 =直行，2 =右轉(zhuǎn)，3 =左轉(zhuǎn)，12 =直左轉(zhuǎn)，13表示直右轉(zhuǎn)，其中掉頭和左轉(zhuǎn)用一個代碼表示。
[0026] 所述步驟（1-3)中，計算公式為：
[0027] 轉(zhuǎn)向夾角up2 =〈向量IJ，向量JK>
[0028] =arctan(sin〈向量IJ，向量JK>/cos〈向量IJ，向量JK>)
[0029] =arctan(|向量Ij| ?I向量JK| ?sin〈向量IJ，向量JK>/| 向量Ij| ?I向量 JK|mos〈向量IJ，向量JK>)
[0030] =arctan(II向量IJIXI向量JKII/ 向量IJ?向量JK)
[0031] =arctan(((xk-xj)*(yj-yi)-(yk-yj)*(xj-xi))/((xk-xj)*(xj-xi) + (yk_yj)*( yj-yi)))
[0032] 其中，交叉口節(jié)點K坐標（xk，yk)，入口道I點的坐標（xi，yi)，出口道J點的坐標 (xj，yj)〇
[0033] 所述步驟⑴中，路段延誤參考BPR函數(shù)型式，交叉口延誤則按照分段函數(shù)的型 式，交叉口分類抽樣調(diào)查，按照相交道路等級和車道數(shù)不同共劃分交叉口；分類分轉(zhuǎn)向統(tǒng)計 交叉口轉(zhuǎn)向延誤，按進口道轉(zhuǎn)向統(tǒng)計交叉口的車輛平均延誤時間，建立交叉口轉(zhuǎn)向延誤懲 罰函數(shù)：
[0034] d=D+I

[0037] 其中d為交通路徑的延誤值；D表示路段交通延誤，t為路段的零流通行時間，ai、 0i為設(shè)計參數(shù)，xi為路段交通流量，ci為路段通行能力；I表示交叉口轉(zhuǎn)向交通延誤， typei為兩條相交道路等級（主干路為2,次干路為3,支路為4)，iab中，a表示的是情況編 號，b為轉(zhuǎn)向（左轉(zhuǎn)為1，直行為2,右轉(zhuǎn)為3)分別定義具體數(shù)值并查詢。
[0038] 所述步驟（2)中，城市規(guī)劃建設(shè)地理信息數(shù)據(jù)庫包括用地類型、容積率、用地面 積、所屬分區(qū)、居住人口、交通產(chǎn)生量（率）和交通吸引量（率）。
[0039]所述步驟（2)中，預(yù)測不同出行目的的生成交通量采用如下方法：
[0041] 式中：0_f--某出行目的和人口屬性的平均出行生成量；
[0042] Ne--某屬性的人口；
[0043] 1--人口屬性（常住人口、就業(yè)人口、工作人口、流動人口）；
[0044] k--出行目的；
[0045] Tk--出行目的為k時的生成交通量；
[0046] T一一研究對象地區(qū)總的生成交通量；
[0047] 得到出行產(chǎn)生矩陣mfPro和出行吸引矩陣mfAtt，產(chǎn)生矩陣形式"交通小區(qū)編號ID all:交通產(chǎn)生量"，吸引矩陣形式"all交通小區(qū)編號ID:交通吸引量"。
[0048] 所述步驟（3)中，調(diào)用道路交通基礎(chǔ)設(shè)施地理信息數(shù)據(jù)庫和城市規(guī)劃建設(shè)地理信 息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，設(shè)定存儲矩陣的名稱，交通預(yù)測過程中的自動存儲、調(diào)用，循環(huán)迭代之前 清零，城市規(guī)劃建設(shè)地理信息數(shù)據(jù)庫的局部更新數(shù)據(jù)，通過調(diào)用數(shù)據(jù)實現(xiàn)對存儲矩陣進行 更新。
[0049] 所述步驟（3)中，利用重力模型法預(yù)測出行分布矩陣，該方法考慮分區(qū)間的交通 阻抗對出行分布的影響，通過重力模型將區(qū)域間的出行流量和交通出行阻力因素直接關(guān)聯(lián) 起來。除了基于各區(qū)域的總出發(fā)和到達量，還包括對區(qū)域之間平均出行長度（時間）的約 束，
[0051] 其中，0i、Dj分別表示交通小區(qū)的交通產(chǎn)生量和吸引量，作為約束條件，f(Cl])表 示區(qū)域之間的交通阻抗，在交通分布預(yù)測階段采用路徑的零流通行時間，k、Y為參數(shù)，根據(jù) 現(xiàn)狀OD調(diào)查資料，利用最小二乘法確定。
[0052] 調(diào)用了道路交通基礎(chǔ)設(shè)施地理信息數(shù)據(jù)庫，路徑的交通阻抗值需要考慮交叉口信 控延誤，同時需考慮在軌道交通和快速公共交通走廊下的公交通行時間，在比較公交通行 時間和道路交通通行時間之后取小作為f(Cij)取值。以往的方法是僅僅考慮道路交通的 通行時間，從而沒有辦法預(yù)測軌道交通對居民出行的影響，直觀來說，以往的方法只能判斷 居民一般的出行距離，而現(xiàn)在城市建設(shè)軌道交通之后具備軌道交通出行條件的居民通常可 以更快的去往較遠的地方，這點在