基于“四阶段法”的交通量预测方法改进研究Final

学校代号 10536 学 号 分 类 号 密 级

基于“四阶段法”的交通量预测方法改进研究

工程硕士学位论文

学位申请人姓名 李 悝 培 养 单 位 长沙理工大学

校内导师姓名及职称 杨华峰 教授 企业导师姓名及职称

工 程 领 域 项目管理 研 究 方 向 项目管理 论文提交日期 2011年4月6日

学校代号:10536 学 号： 密 级：

基于“四阶段法”的交通量预测方法改进研究

长沙理工大学工程硕士学位论文

学位申请人姓名 李 悝 培 养 单 位 长沙理工大学

校内导师姓名及职称 杨华峰 教授 企业导师姓名及职称

工 程 领 域 项目管理 研 究 方 向 项目管理 论文提交日期 2011年4月6日

The Study on Improving Traffic Volume Forecasting Method

Based on Four –stage Method

by Li Li

B.E.（ ） .

A thesis submitted in partial satisfaction of the

Requirements for the degree of

Master of Engineering

in

Transportation Engineering

in

Changsha University of Science & Technology

Supervisor Professor Apr，2011

长沙理工大学 学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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日期： 年 月 日

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日期： 年 月 日

日期： 年 月 日

摘 要

后评价交通量预测就是在现状交通调查的基础上准确地预测未来规划年交通的出行情况，为公路建设项目的运营管理决策及为后续项目的建设提供依据。不同的预测方法特点各异，适用范围各不相同。不论何种预测方法均存在明显不足使实测交通量与预测交通量间存在一定的差异。针对西部地区公路建设项目及其交通的特点，改进传统四阶段法，对提高交通量预测水平和项目决策科学化水平具有实际意义。

本文在交通量预测的基本理论与方法分析的基础上，提出了现行交通量预测存在的问题，对传统后评价交通量预测方法，如四阶段法、趋势外推法、差异对比分析法进行了比较分析，指出各方法在用于后评价交通量预测时有一定的缺陷。在深入分析了西部高速公路建设项目后评价数据的特点的基础上，提出了后评价交通量预测需考虑的几个因素及对四阶段法的改进内容。引入总量控制法的思想进行现状OD的反推，并考虑项目运营期间各因素可能发生的变化情况，对预测结果进行调整。根据青海省平安至西宁高速公路后评价数据，分别采用传统四阶段法和改进四阶段法对平西高速公路进行后评价交通量预测。预测结果表明两种方法预测结果均小于工可预测值，而改进四阶段法预测结果普遍低于传统四阶段法预测值，结果更可靠。改进的四阶段法是较适用于西部地区公路建设项目后评价的交通量预测的一种好的新思路与新方法，具有较好应用价值。

关键词：西部高速公路；后评价；交通量预测；四阶段法;

I

发展；同一年芝加哥市发表的《Chicago Area Transportation Study》是交通规划理论正式诞生的标志[6]。在交通规划理论的形成伊始，交通量预测只关注交通量发生、交通量分布、交通量分配这三个阶段。到1960年代晚期，日本人在对广岛都市圈的交通进行规划的时候第一次引入了交通方式划分的概念，由此原有的三阶段交通预测变为四阶段交通预测，并被人们所接受，交通规划四阶段法由此形成。至70年代初，四阶段法已经发展成为占交通需求预测方法的主导地位的一种成熟的理论。

现在通用的交通生成预测常用模型包括生成率模型、回归分析模型、类别生成率模型。其中，生成率模型是最早交通生成预测模型；类别分析法是20世纪60年代由英国人根据美国联邦公路管理局（FHA）的主要方法（FHWA）改进而得，美国人称之为交叉分类法。当前，国外广泛采用的模型有多元线性回归生成模型和类别生成率（交叉分类）模型。现行交通生成预测的实用模型特点各异，适用条件各不相同，无法很好的符合不同情况下交通生成预测的要求，于是东南大学教授王炜建立了类别回归分析模型来解决上述问题，该模型克服了上述模型的缺点，既考虑定量因素又考虑非定量因素，应用前景广阔。目前，国外许多学者建立了有关家庭出行和非家庭出行的模型，如Gordon W. Schultz在1996年提出的非家庭出行模型；J. L. Bowman和M. E. Ben-Akiva从出行者日程安排来推测出行产生而得出的模型，该模型为交通生成预测提供了一种新思路。

1955年，Casey首先较为严密和系统地提出和使用重力模型（Gravity Mode），该模型是根据物理学中万有引力定律所模拟开发的，Casey对其不断改进，又相继提出了单约束重力模型和双约束重力模型。20世纪90年代Black、Fischer、Gopal和Openshaw合作提出解决复杂的空间分布问题可采用神经网络技术，这是目前对重力模型比较新的改进。重力模型是目前使用范围最广的交通分布预测模型，该模型的特点是在得不到完整的现状O-D调查资料时也能发挥作用，不足之处是缺乏牢固的理论基础。因此，学者们为了弥补该模型的不足，做了许多研究。Wilson在1970年基于信息理论提出了最大熵模型，并在交通量分布预测领域得到成功的应用；1974年，该模型的详细解法被给出。随后，饭田恭敬等学者修正了该模型。介入机会模型是Stoufer（1954）提出，Schncider（1959）将其用于交通出行分布预测的，该理论使用至今。与重力模型不同的是，介入机会模型同满

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足出行目地的相对可达性相关而与同距离无明确相关，但因为起U值确定较困难且计算相对也复杂限制了其大范围应用。

20世纪80年代末至今，随着计算机革命的推进，伴随着管理学、应用数学、系统工程学等学科理论的发展，许多新的预测方法和工具在交通领域涌现并应用，包括灰色理论、遗传算法、支持向量机、神经网络、数据挖掘等。这些优化算法把交通量增长中的随机现象克服了，预测精度极高，且能处理常规方法难以处理的问题，诸如：捕捉隐藏或处理不完全信息、建立数学模型场合有困难、离乱数据、系统具有较强的非线性等。这些新方法为交通量预测提供了新思路和新预测手段，前景广阔。另一方面，近年来交通规划软件的开发也大大推动了交通规划和交通需求预测的发展，最早软件有UTPS、MINUTP、TRANPLAN，现在主流的有TransCAD、CUBE/TRIPS等，这些都是强大的工具。

1.2.2 国内研究综述

我国有关交通工程的理论研究和实际应用比较晚，实施交通规划还不到30年。改革开放以来，国外主要是美国的交通规划理论和经验逐步被引进到我国，国人初步认识和了解了城市交通规划的方法和步骤。1980年代中期同济大学率先开设了交通工程专业[7]。

指标法是我国20世纪80年代中期至90代初期运用较多的交通规划方法，这是因为当时高速公路在我国是一个新生事物，交通量预测方法极不成熟。1990年代以来，国内公路网交通规划主要采用四阶段法和总量控制法。四阶段法是一种以供需平衡理论为依托的微观预测法；总量控制法是一种从宏观整体出发的规划方法。对交通规划模型与方法的研究一直是国内学者比较关注的问题，众多学者在对国外交通规划模型的介绍、应用和验证的同时，也在不断地改进这些模型，部分学者提出了一些新的模型并在实际规划中得到应用和验证。我国开展研究公路交通量预测比较晚，预测方法受人为主观判断影响较大，推算远景交通量时是取一定增长率来进行的。这主要是由于缺乏公路交通出行O-D资料所致。近年来，专家们将研究领域锁定在无法进行大规模交通调查的情况下对交通量的准确预测。1970年代晚期以来，由路段观测交通量直接推算O-D矩阵的等权最小二乘估计模型和最大似然估计模型等模型被建立起来，该模型直接由路段观测交通量

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推算O-D矩阵。国内学者在这方面做了很多研究工作：王炜1988年提出了容量限制多路径动态分配方法，并开发出国内第一个交通规划软件——交通之星；潘文敏（西安公路交通学院）于1989年论述了最大熵模型；周伟、周晶、孙爱冲等而后研究出了最大熵模型的求解方法；刘明等分析了最大熵模型的可靠性；高自友、四兵峰1993年提出了多模式的均衡配流模型；裴玉龙（哈尔滨工业大学）1995年提出了基于公路网的路段交通量预测方法；刘娟娟（上海理工大学）和段进宇（清华大学）分别于1999年和2000年深入的研究了由路段交通流量反估出行OD矩阵的问题，段进宇还编写了计算机程序；郭冠英（同济大学）基于模糊数学理论淡化出行阻抗的影响来建立交通分布模型；李景人（同济大学）提出了多路径分配模型的迭代反推法；田志立（清华大学）深入研究了分布模型的误差分析，提出在重力模型中引入出行分布量调整系数；曲昭伟（吉林大学）根据最大信息熵原理研究居民出行分布模型，设法建立新的居民出行分布模型。

1.3 本文研究方法和研究技术路线

1.3.1 研究方法

公路建设项目交通量的影响因素多而复杂，预测的可靠性又必须建立在通过对短期的数据来预测长期数据的准确性之上。加上由于种种主客观原因，大部分公路建设项目缺少完备可用与研究相关的历史数据。据此，本论文的研究方法是：

（1）调查研究法。调查研究法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。在进行本文的研究时，要尽可能地广泛收集和充分利用国内外与课题研究相关的理论、方法、成果以及数据；尽可能地广泛深入到西部公路建设项目现场调研，收集第一手资料。

（2）比较分析法。按照特定的指标系将客观事物加以比较，以达到认识事物的本质和规律并做出正确的评价。本文将当前所使用的交通预测方法与实际预测结果进行对比分析，发现现行预测方法的不足，从而加以改进。

（3）定量分析法。在科学研究中，通过定量分析法可以使人们对研究对象的认识进一步精确化，以便更加科学地揭示规律，把握本质，理清关系，预测事物

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的发展趋势。本文对传统交通量预测方法和改进后的交通量预测方法都进行了精确的定量分析。

（4）实证研究法。本文在对交通量预测理论的改进进行研究后，通过青海平安至西宁高速公路项目对改进的交通量预测法进行了实际应用研究。

1.3.2 研究技术路线

在前期调研的基础上，充分了解现状，收集整理有关资料。分析传统后评价交通量预测方法不足之处，改进 “四阶段”法，并应用于西部高速公路项目交通量预测，进行案例分析。

本文的研究技术路线如图1.1。

交通量预测理论及方法现行交通量预测存在的问题传统后评价交通量预测分析“四阶段法”在后评价交通量预测中的改进后评价数据的特点后评价交通量预测考虑的因素四阶段法的改进后评价交通量预测结果调整案例分析结论与展望

图1.1 本文研究技术路线

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1.4 主要研究内容及创新点

1.4.1 主要研究内容

基于已有的研究成果，本文主要做了以下几方面的工作：

（1）分析了交通量的构成及其形成机理、交通量预测的基本思想、基本方法及主要内容，提出现行交通量预测存在的问题，对传统后评价交通量预测方法，主要是四阶段法、趋势外推法、差异对比分析法进行了分析，各方法在用于后评价交通量预测时有一定的缺陷。

（2）分析了西部高速公路建设项目后评价数据的特点，在此基础上，提出后评价交通量预测需考虑的几个因素，对四阶段法进行改进，改进四阶段法与传统四阶段法存在的区别是引入总量控制法的思想进行现状OD的反推，并考虑项目运营期间各因素可能发生的变化情况，对预测结果进行调整。

（3）根据青海省平安至西宁高速公路后评价数据，分别采用传统四阶段法和改进四阶段法对平西高速公路进行后评价交通量预测。预测结果表明两种方法预测结果均小于工可预测值，而改进四阶段法预测结果普遍低于传统四阶段法预测值，结果更可靠。

1.4.2 创新点

本文通过对高速公路项目后评价交通量预测相关问题研究，提出了以下新见解和新方法：

（1）对传统后评价交通量预测方法，主要是四阶段法、趋势外推法、差异对比分析法进行了适应性分析，提出各方法在用于后评价交通量预测时的缺陷。

（2）对四阶段法进行改进，改进四阶段法与传统四阶段法存在的区别是引入总量控制法的思想进行现状OD的反推。

（3）提出后评价交通量预测需考虑的几个因素，并考虑项目运营期间各因素可能发生的变化情况，对预测结果进行调整。

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第二章 交通量预测的基本理论与方法

2.1 交通量的形成机理

2.1.1 交通量的影响因素

交通量的大小主要受以下因素影响[8]： （1）道路的服务特性

道路系统所具有的经济性、方便性、快速性、安全性和舒适性就是道路的服务特性。道路的服务特性决定了道路客运和货运交通量的大小。从用户的角度出发，道路服务特性实质上反映了在出行中用户所必须承担的总的经济成本，这种成本也可以被视为道路自身及其交通环境所具有的一种交通阻抗。所以说交通量的大小取决于运输需求与交通阻抗的大小。

（2）道路的供给特性

道路的最大通行能力就是道路的供给特性。由供需平衡理论可知，道路交通需求小于交通供给时，交通量由交通需求决定，同时这种供小于求的状态也会刺激交通量的增长。反之，若道路的交通供给能力小于交通需求时，交通量就会被道路的供给特性限制，抑制需求的产生。

2.1.2 交通量组成及其形成机理分析

一般而言，诱增交通量、趋势交通量和转移交通量这三种基本交通量构成了高速公路建设项目远景交通量[9]。其形成机理分析如下：

（1）诱增交通量的形成机理

诱增是指因为外部因素的变化导致原来不该发生的潜在事件发生。一般来说，由于新建高速公路的建成通车改善了既有的路网结构，区域间的空间距离被缩短，经济可接近性得到提高，使得区域经济和产业布局受到了有益的促进，因而高速公路两侧的土地使用性质发生了改变，由此引发的新的交通量叫做诱增交通量。诱增交通量预测作为交通量预测的重要组成部分之一，与道路技术标准的选用直

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接相关，能对项目的经济评价结果产生重要影响。

1）诱增交通量的特点

潜在性。公路建设项目建成通车后，引起区域的土地布局和经济结构发生变化，引起交通量的诱增。

有限性。诱增交通量的增加是有限的，在增长达到一定程度之后，诱增交通量就不再增加。

区域性。诱增交通量存在不同区域由于当地经济情况等因素不同，潜在性程度也各不相同，有的地区较强而有的较弱。

滞后性。诱增交通量往往是在路网变化一段时间后才开始显现，滞后于路网结构发生变化的时间。

难区分性。诱增交通量产生后包含在总交通量中，难以单独区分，也难以精确统计。

2）诱增交通量的变化规律

诱增交通量的四个主要特点潜在性、有限性、区域性和滞后性体现在其发展全过程中。这些特点也决定了诱增交通量的发展大体要经历三个阶段：即聚集形成阶段、快速增长阶段和逐渐稳定阶段。

①聚集形成阶段

这个阶段的时间跨度从高速公路开工建设到竣工通车或通车初期一段时间。高速公路的开工建设到完全建成的过程，也是沿线土地的使用性质从呈现发生改变的趋势到真正发生改变的过程。在公路建设过程中，项目影响区内原有的经济结构和产业布局会逐渐开始调整，一般高速公路建设周期较长，因此这种调整完成的时间足够。在这种调整过程中，不同产业的比例发生明显变化，诱增交通量发生的潜在程度因此提高，其发生的趋势逐步明显。聚集形成阶段产生的诱增交通量很小，但是随着高速公路的建成通车，诱增交通量就立即体现出来了。

②快速增长阶段

高速公路的建成通车后，沿线区域开发加快，原有区域产业结构的进一步调整，诱增交通量由此进入快速增长阶段。快速增长的时间出现的早晚取决于当地的经济状况。如我国东部地区第三产业发达、人力资源丰富、投资吸收容易，产业结构优化调整速度快，诱增交通量出现快速增长的时间就较早。而西部地区经

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济发展水平较低，因此产业结构调整需要较长时间，诱增交通量出现快速增长的时间就会比较晚。在快速增长阶段，诱增交通量的快速增长会持续一段时间，由于地区差异，快速增长持续的时间也各不相同，经济发达地区完成高速公路开发所用的时间较短，因而快速增长持续的时间也会比较短，欠发达地区则相反。

③逐渐稳定阶段

在高速公路建成、路网结构改善后，诱增交通量并非一直都在增加，其增加有一个限值，当其增长到限值后，就几乎不再增长了，保持一个稳定的状态[10]。因为高速公路两侧土地的利用和开发是有限度的，开发成熟后开发速度就会放缓，诱增交通量的增长也会回落，直至停止。诱增交通量达到稳定阶段的年限，因各地区情况各异而有所不同。美国高速公路的诱增交通量一般在通车16年后，增长就趋于停滞。我国同样有相似的变化规律，只是年限不同。当诱增交通量增长趋于停滞后，诱增交通量的增长将达到最大限值。这个限值因为地区差别而有所不同，它主要由高速公路沿线社会经济状况和项目影响区域大小来决定。在运输通道中，路网密度较高则通达程度较好，以至于影响区域就会越广，诱增交通量也就越大。在我国西部欠发达区域因为路网密度比较低，其产生的诱增交通量由于高速公路的有效影响范围比东部地区要小，因而较小。东部地区经济条件好，高速公路影响当地的产业布局调整和经济结构变化从而带动经济发展。在西部，经济发展的边际效应因为经济条件较差而变得较弱。因此，中西部地区的诱增交通量比东部地区要低。

3）诱增交通量形成机理

经济学里的供需理论是支撑诱增交通量的基础理论。以经济学的眼光分析出行需求，可以得出这样的结论：出行需求受出行成本的影响。车辆的燃油费用和维修费用所组成的资金成本，与特定路网相关的出行时间成本一起组成了出行成本[11]。出行成本随着道路通行能力的提高而降低，因此交通需求随之增长。在交通需求保持不变的前提下，交通供需与诱增交通量有图2.1所示的关系。图中S1曲线表示在增加道路容量和实施其他降低出行成本的措施前的交通供应能力，S2曲线表示道路容量变化后的交通供应能力，D表示交通需求曲线。S2下移说明出行成本的降低同样满足同等水平的交通需求。图2.1说明，在道路供应变化的条件

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下，出行的平衡成本从P1下降到P2，出行量从Q1增长到Q2，出行量的增长表征了诱增交通效应。

出行成本PS1D S2P1P2Q1Q2出行量Q

图2.1 诱增交通量与交通供需的关系图（需求一定）

区域内机动车保有量增长、人口增加、人均收入提高以及土地利用性质改变等这些因素都会导致项目影响区交通需求的增加。交通需求增加的时候，诱增交通量与交通供需存在图2.2所示的关系。

出行成本PD2 D1 S1S2P1P2Q1Q2Q3出行量Q

图2.2 诱增交通量与交通供需的关系图（需求增加时）

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如图所示，交通需求曲线从D1向外移至D2，说明在同等出行成本下出行需求增加了。图2.2表明，在交通供给和交通需求都变化的条件下，诱增交通量就是出行增加量比图2.1的情况所多出来的Q3与Q2的差值。在实际操作中，由于它们对诱增交通量的影响都存在一定的不确定，因此很难完全分离出这两种并存的影响因素。不论如何，只要交通供需变化，诱增交通量必定存在。

(2)转移交通量形成机理

交通建设项目竣工后，从其他交通设施或从其他交通方式转移过来的交通量就叫转移交通量。改建或新建公路项目必然会改变既有的公路网结构，原有平衡被打破，综合运输网内的交通量会因此重新分配直至达到新平衡。公路建设项目与铁路、民航、水运运输量之间的转移是公路建设项目与别的运输方式间的交通量转移的主要来源[12]。通常通过调查与公路建设项目相关的其他交通方式如铁路、民航、水运的现状（包括运输能力、运输量等），未来发展规划及货运需求变化、旅客出行特征，分析公路建设项目与铁路、民航、水运运输之间转移的数量后，再换算成交通量作为预测结果。

一般来说，不同的运输方式适用于不同距离的区间运输：①公路在150km以内的短途运输中占有绝对优势；铁路和民航在600km以上的长途运输中占据绝大部分比重；介于150~600km之间的中远途运输区间，铁路、公路两种运输方式所占比例快速变化；②在能够当日往返的区间运输内，公路运输占有主导地位，铁路运输主导了汽车无法当日到达的里程区间的运输。

从理论上分析，在一个相对稳定的经济活动区域，经过多年运营后公路、铁路、民航等运输方式在同一走廊带中各里程段所承担的物资运输量占通道物资运输总量的比例是相对稳定的。

（3）趋势交通量形成机理

现有公路交通量按照其固有规律，自然增长的交通量就叫趋势交通量。趋势交通量分为现有交通量和趋势增长交通量两大部分（新建高速公路只有后者），它是在路网结构的现状基本保持不变的前提下，只考虑各交通小区经济量的变化所得出的[12]。

社会进步和经济发展派生交通需求，交通需求大小由社会经济发展水平决定，

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同时交通条件又强烈反作用于社会经济发展，这其中的相互作用使系统一直处于“不平衡→平衡→不平衡→平衡...”这样的转化过程中，区域经济结构的变化和运输方式的协调在这两者不断的相互作用中得到了促进，社会经济总量也因此而增长。趋势交通量的增长部分就是由这部分随社会经济发展而增长的交通量所构成。

2.2 交通量预测基本思想

交通量的预测需要建立在交通需求之上，交通需求是一种派生性需求，其大小由经济活动、社会活动等需求的变化所决定。可见，要科学、准确的进行交通量的预测，就必须要分析经济活动、社会活动与交通运输的关系，从而要具体分析经济活动和社会活动的变化规律。

一般的，交通量预测从以下方面入手： （1）明确关系

高速公路的交通量是受经济、人口、土地、政策等因素的综合作用影响而形成的，其关系可用下式表示：

Q?f(?,???) （2.1）

式中：Q——高速公路交通量；

?,???——和Q有关的因素，包括经济、人口、土地、政策等； f——各影响因素与Q之间的函数关系。

受社会经济发展连续性的影响，交通量的变化也具有连续性。随着时间的变化，交通量的变化具体反应在函数f本身及与其有关的各因素的变化上。虽然不了解交通量与各影响因素的关系，但可以因此获得交通量的变化情况。

（2）系统分析

在高速公路交通量预测过程中，由于其预测的对象是一个由社会环境、公路交通等因素一起作用形成的明确的具有边界的公路交通系统，所以在进行系统分析的时候要多角度进行，该区域的公路网络、交通组成、运输模式的历史结构以及该区域的外部环境、人口、土地、经济、产业结构的预测都要包括在其中，研

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究这些因素对交通量的发生、分布等所产生的影响，找出变化规律。然后以前述分析作为基础，从人们的交通心理、经济要求等方面出发来预测高速公路各路段的远景交通量。

(3）定性、定量、定时预测相结合

交通量预测中存在着很多不确定因素，这些因素有的来自预测技术的不确定性，包括参数的标定、模型的选用等；有的来自环境的不确定性，包括人的心理要求、政策等。在预测过程中，如果要正确判断和处理这些不确定的因素，就要求预测人员对交通系统以及各相关环境条件的相当熟悉，同时也要有较广的知识面，了解交通系统演变的过程，同时综合分析和判断未来的发展。所以，必须将定性、定量、定时预测有机结合，在充分研究分析的基础上，把握交通系统未来发展的总趋势，以及交通分布的各种可能性及其影响，从而得出交通量的大小及其在时间上的变化，这样才能做好交通量的预测工作。

2.3 交通量预测基本方法

2.3.1 区域社会经济发展预测与分析

随着社会进步和经济的发展，交通量也随之派生出来。交通需求量的大小受社会经济发展水平而制约，与此同时，交通条件对社会和经济发展也产生有力的反作用，它们之间的相互作用，使社会经济体系经过一种不平衡到平衡，再到不平衡，最终再到平衡的相互转化过程，促进了区域内经济结构的变化和运输模式的协调，进而使社会经济总量得到增长。公路建设工程项目不仅仅是在于推动、促进和服务未来社会经济的发展，而且缓解了当前交通运输对社会经济的不适应性。因此，必须要研究建设项目当地的社会、经济活动的未来环境，并估计和推测其发展趋势和前景，在此基础上，才能准确的进行公路建设项目决策[13]。

区域内社会经济发展预测可分为：诱增型社会经济发展预测、趋势型社会经济发展预测二种。诱增型社会经济发展预测是通过交通与经济二者之间的一种导向关系，即交通对经济具有导向作用，公路建设提高了道路通行能力，提高了区域可接近性，缩短了区域间的时间和空间距离，从而引起了市场范围的变化和产业结构的变化，接着新的产业布局形成，从而诱发和催升了区域经济的增长，其

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常用模型有相似类比模型、时间距离模型、系统动力学模型、投入产出模型、计量经济学模型等；趋势型社会经济发展预测是以交通与经济二者之间的一种供需关系为基础，按照普通发展规律，在过去社会经济发展的基础上得到的预测值，其常用的模型有时间序列模型、回归模型等[14]。

2.3.2 交通发生量、吸引量的预测与分析

交通发生量、吸引量的预测与分析是为了后续的交通分布、交通分配预测，需要在起点、终点调查和社会经济调查的基础上，建立各交通小区发生量、吸引量与其社会、经济特征等变量之间的定量关系，从而推测出各预测年的各交通小区的发生量、吸引量。预测的方法常用弹性系数法，另外还有增长率法、相关分析法等。弹性系数是指国民经济发展的增长率与交通的增长率二者的比例，与建设项目当地社会、经济的区域特点、发展层次和战略等相关[15]。在确定目前各种车型的弹性系数时，通过拟建工程或已运营工程相关公路的各种车型交通量的历史变化情况，计算出各种车型交通量的年平均增长率，通过工程直接影响区域的经济量的历史变化情况，计算出各种车型经济量的年平均增长率，最后得出目前各种车型交通量与经济量的弹性系数。结合我国汽车工业的发展趋势和目前各种车型的弹性系数，运用相似类比法，得出各种车型各预测年的弹性系数，通过各预测年各种车型的弹性系数和各交通小区经济量的增长率，就可得出预测年各交通小区发生量、吸引量的增长率，从而预测出各交通小区各类车型的发生量、吸引量。

2.3.3 交通分布的预测与分析

交通分布的预测与分析是为了确定预测年各交通小区的出行分布量，因此需要通过各交通小区各种车型发生量、吸引量的预测值以及各交通小区间的阻抗。其可分为诱增型OD分布预测与分析、趋势型OD分布预测与分析两种。

诱增型OD分布是指在规划路网时，既考虑各交通小区经济量的变化所得出的OD分布量，又考虑路网结构的变化引起的车辆行驶时间的变化和空间的距离缩短。诱增交通的产生改善了新建道路的供给和服务，带动了有关地区的社会经济发展，经济的新增长促使人们的隐性需求转变为显现需求，从而客货的运输量

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增加，最后导致路网运输达到新的供需平衡。诱增交通一般表现为：一方面是因为工程项目的影响区域内新建道路，带动了沿线经济的发展，新生了部分交通量；另一方面是因为新建道路的建设、联网和行车条件的改善，使得原来由于交通条件的限制而未能出行或者出行较少的潜在交通量得到了增加[16]。所以，在预测诱增型OD分布时，应该考虑这两方面原因对OD分布的影响。诱增型（含趋势型）OD分布量预测一般采用下式进行计算：

?????b???c???d??ECE??Tij??Tij?1????i???j???ij??I?? (2.2)

??Ei??Ej??Cj?????????????????、Tij——交通小区i与j之间的诱增型OD分布量和趋势型OD分布式中：Tij量；

Ei?、Ej?——交通小区i和j的诱增型GDP； Ei、Ej——交通小区i和j的趋势型GDP；

Cij?、Cij——有拟建项目和无拟建项目的交通小区i与j之间的交通阻

抗，其与车辆行使时间、费用等因素有关，通常是通过现状路网和规划路网上采用最短时间路径矩阵进行计算；

?——实现潜在交通量的可能，通常取0.5；

b, c, d——交通需求量预测模型参数，其确定是根据目前OD分布量与

各交通发生区的GDP、与各交通吸引区的GDP、现状路网各交通发生与吸引区之间的车辆行驶时间。

对于原本没有出行量的，可采用下式进行诱增型（含趋势型）OD分布量预测：

Tij????a?Ei?b?Ej?c?Cij?d (2.3)

式中：a——交通需求量预测模型参数，其确定是根据目前OD分布量

与各交通发生区的GDP、与各交通吸引区的GDP、现状路网各交通发生与吸引区之间的车辆行驶时间。

趋势型OD分布指的是只考虑通过各交通小区经济量的变化而得到的交通分

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布量，路网结构保持不变，分析路网各个路段的趋势型交通量和内部转移交通量，应用较多的为弗雷特（Frator）法和重力模型法，另外还有底特律（Detroit）法、平均增长率法、机会模型法。

2.3.4 交通分配的预测与分析

交通分配的预测与分析是为了确定规划路网的各路段、拟建项目、所研究建设项目的未来交通量，从而作为公路技术等级的规划、经济的分析和实施的时间的依据。交通量的分配是以OD交通量、网络图及图中各路段的行走时间函数或综合行走费用为前提的。常用的方法有：增量分配法、二次加权平均法和平衡分配法等[17] 、0-1分配法。交通分配模型确定、交通网络的简化后，就可在不同的路网状况和交通分布条件下进行交通分配，从而得出未来的正常交通量、诱增交通量、转移交通量。其中，正常交通量预测指的是根据趋势型OD分布的预测结果，在保持现状路网不变的情况下，只考虑经济量的发展变化而进行的交通分配，从而得出的各路段的趋势型交通量；诱增交通量指的是在各预测年规划路网上，运用诱增型OD分布预测结果，进行交通分配，用得出的各路段交通量减去路段转移后的交通量；转移交通量预测指在的是各预测年的规划路网上，仍运用趋势型OD分布预测结果，进行交通分配，用得出的各路段交通量减去正常交通量。通过未来正常交通量、诱增交通量、转移交通量的预测和分析，可以得到公路网内部所研究建设工程项目在各预测年的未来交通量。

在此，交通的分配和平衡既考虑了拥挤对行走时间的影响，又考虑了各路段的综合行走费用，分配原则即是以行走时间最小或以广义费用最小。

2.3.5 公路项目与其它运输方式之间转移交通量的预测与分析

公路项目与其它运输方式之间的转移交通量指的是公路项目与铁路、民航、水运的运输量转移。为了预测这些转移交通量，一般得调查与公路项目有关的铁路、民航、水运的运输状况，还有未来发展的计划、旅客出行的特征、货运需求的变化特点，分析和判断铁路、民航、水运运输和公路项目的运输转移量后，再换算成交通量，并作为预测结果[18]。

与公路平行的其它运输模式通道中，这些运输方式在一定范围内是可以互相

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替代的，这里考虑到各种运输方式的合理分工、协调发展，并充分发挥各种运输方式的优点。另外，从理论上讲，对于一个经济活动相对稳定的区域，由于经过重复实践，每一个运输个体对通道中的各种运输方式有了较明确的认知，而且根据各自的出行特点，找到了对于它来说最为合理经济的运输线路、方式，在同一个走廊带中公路、铁路、民航等，在各路段内对于所承担的通道物资运输总量比例，应当处于相对稳定的状态。通道的交通环境发生变化时，打破了原来的平衡，比例关系也发生了变化，这时候各种运输方式的转移交通量的预测酒是为了预测以后的平衡关系。

对于旅客而言，各种运输方式由于具有不同的技术和经济特性，其主要表现为各种服务特性，包括安全性、快速性、经济性、方便性、舒适性。旅客对以上服务特性进行综合权衡后，进而选择某一种运输方式。根据旅客选择行为分析理论，每种运输方式的服务特性组成一个综合的“效用值”，其大小决定了旅客选择行为。各种运输方式的效用值可以根据以下效用函数进行计算：

11111U1?a1S1?a12S2???anSn2222U2?a12S12?a2S2???anSn??mmmmUm?a1mS1m?a2S2???anSn （2.4）

式中：U1,?,Um——第1至第m种运输方式的效用值；

11,?Sn S1——第1种运输方式的第1至第n种服务特性；

mS1m,?Sn——第m种运输方式的第1至第n种服务特性； 1a1,?a1n——第1种运输方式的各种服务特性参数；

ma1m,?an——第m种运输方式的各种服务特性参数。

进行客流分配规律研究时，旅客的选择行为是一种群体选择行为，其效用值大小受旅客经济收入、旅途远近、出行目的的影响，另外还有随机性等不确定因素的影响。在计算时要考虑随机因素，所以采用随机选择模型。

在选择服务特性时，应主要针对车票价格、运行时间、安全性、方便性、舒适性这5项指标进行分析，而特性参数则是根据这5种服务特性的权重确定的。通过分担比例、公路项目和其它运输方式的客货运资料、各种运输方式的建设序

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列安排、交通量与运量之间的换算，就可以计算出各运输方式间相互转移的交通量。

以上的定量分析主要针对旅客转移，而货物转移和它不同，一般情况均采用定性分析的方法来确定，主要是由以下三个方面的原因造成的。首先货流与客流的产生机理不同。根据交通经济学的原理，货运交通的需求曲线可以由需求低的需求曲线和供应地的供应曲线衍生得到，所以货流是一种典型的派生需求，而客流的供需背景没有这么强烈。其次，货流较客流更为复杂。客流只有“人类”组成，但由于地理位置的不同而产生、分布不同种类的货物，导致货流的组成则非常复杂。另外，货流还可以采用运输优化使其实现货物转移。同类货物的运输方案优化主要通过改变起讫点等在地区之间调剂余缺；但旅客一般不能随意变动起讫点，所以客流没有进行优化的基础条件。综上所述，货物转移主要根据有效适用区域、各运输方式的特点、货物产销地的分布、货物属性等因素来综合确定。

2.4 本章小结

本章对交通的影响因素、构成及其形成机理进行了分析，交通量主要由趋势交通量、诱增交通量和转移交通量三类组成。分析了交通量预测基本方法，包括区域社会经济发展预测分析，交通发生、吸引量预测分析，交通分布预测分析，交通分配预测分析，公路建设项目与其它运输方式间转移交通量预测分析。

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第三章 传统后评价交通量预测方法分析

社会经济发展是通过公路交通量反映在交通运输需求上的，它的发展与项目影响区域的经济状况密切相关。现状交通量直接反映了人民的生活水平、地区经济状况、社会运输量 [20]。高速公路项目的运营期交通量预测实际上是通过基于后评价数据的交通量预测的，确定建设规模、建设标准要以交通量的依据，企业投资决策要以交通量为基础，同时运营期财务效益分析更要以交通量的准确预测为基础。所以，交通量预测成果将直接影响决策与评价的结论。

3.1 交通量预测主要内容

三种基本交通量形式构成了公路建设项目远景交通量，即：诱增交通量、趋势交通量和转移交通量三种[21]。

交通量预测是建立在以公路运输系统为研究对象和以预测科学的理论和方法为基础的一项预测科学。它同时属于交通运输技术经济学和预测学。其目的是要通过一些科学、准确的方法和手段预测出要研究的道路交通网中的各路线和路段上各时段的交通量。

交通量预测主要有两部分内容：

（1）基础资料搜集调查，这是基础。主要是历年观测交通量资料，其中包括历年观测的交通量和近年调查搜集的经济特征资料。

（2）分析预测交通量，这是要求的结果。交通量预测方法分为两类：一类是个别预测法，就是单个运输行为研究对象的预测方法；第二类则是以起讫点调查为基础的四阶段交通量预测技术，它是目前交通量预测的比较常用的方法。

3.2 现行交通量预测中存在的问题

随着从国外引入的四阶段预测法，预测技术又有新的提高，这对交通量预测技术有重大的改进。但有很多公路运营期间实际的交通量和可行性研究中交通量预测结果出现了一定的差异，有的差异甚至很大。

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3.2.1 缺乏统一的预测标准

由于缺乏标准，同时各种具体方法对数据没有明确的要求，所以造成了前期的交通调查数据与后期交通量预测衔接不紧，数据浪费。这不但增加了预测工作的强度，还使预测的精准度有所降低。同时，参数由于受到基础数据的不完善及确定系数方法不成熟等原因，往往只能在一个很大的范围内进行选择，这样就使得预测结果出现较大的偏差。因此，非常有必要各种方法的应用范围、参数确定、数据要求等制定出统一的、规范的标准。

3.2.2 经济分析的角度和内容不完善

交通量预测中经济预测在现行的四阶段分析中有着非常重要的作用，它对经济发展前景走势的预测将对交通量的预测值影响非常大。对经济指标的预测既不要盲目乐观，也不要过分保守，两种极端的预测都会严重影响交通量的预测值。中西部地区经济发展水平要准确预测十分困难，因为其不但要受到国家宏观调控的影响，而且还要受到一些不可预见因素的影响。经济结构比较稳定的东南沿海地区，长三角、珠三角等地经济增长规律性较强，从实际交通量预测情况来看这些地区高等级公路交通量预测也较准确。

3.2.3 路网发展对公路运营期交通量的影响被忽视

近年来的研究中，对交通量预测已提出了多种预测模型和方法，例如时间序列模型、重力模型、滚动模型、灰色系统模型、回归模型等。由于过多地追求应用预测方法和模型，而忽视了公路网发展演变规律和交通量预测技术结合的深层次研究，所以很难准确地预测交通量的变化趋势。

3.2.4 对转移、诱增交通量的预测不够准确

由于道路交通条件改善，可以使其道路上车流转移到该路段上，必然会导致交通量递增，同时也必然会带来道路附近区域经济增长，而经济增长又会伴随着诱增交通量的同步增加。在进行交通量预测时应该必须考虑这两个因素。但现在还没有比较准确的预测这两种交通量的手段，对这两种交通量的预测精度还较低。转移交通量和诱增交通量一般体现出来是在项目建成通车两至三年之后了，所以

21

这两种交通量一般很难预测。

3.2.5 规范的制约

按照原来的规定，交通量预测达到规范要求，公路建设项目就可行；否则不行。这样通常导致设计单位为了使项目审批通过，人为的更改交通量预测值。这就使得预测交通量在与与实际交通量作比较时，一般都比实际交通量高[23]。

除此之外，交通量的预测对公路与其它运输方式之间的竞争转移缺乏考虑，如公路网中其它道路新建或者提升等级吸引大量交通量，造成预测对象上交通量下降；铁路通过改造和服务提升提高了运输能力，降低了运输成本，使得交通量往铁路转移，这都会造成预测不准确。同时，预测时间跨度过大、交通管理措施的改变、预测过程中轻货运重客运等因素也会影响交通量的预测精度。

3.3 传统后评价交通量预测方法分析

目前常用的后评价交通预测方法主要有传统四阶段法、差异对比分析法、趋势外推分析法等[24]。

3.3.1 传统“四阶段”预测法适应性分析

四阶段法顾名思义是包括社会经济发展预测、交通产生预测、交通分布预测、交通分配预测四个阶段的交通预测方法，是目前最常用的预测方法。

（1）四阶段预测法是从国外引进的一种交通量预测方法。要推算未来发生的交通量，就必须要分析“OD”调查表中数字的关系，而要分析这些数字是要建立在路网与环境因素（人口、社会经济）的过去、现在和未来都不发生改变的情况下，进行社会经济调查预测和发生、吸引交通量预测[25]。这种方法的适用主要取决于当地社会环境是否稳定和产业与产品结构是否平稳，如我国中、西部地区是否适用还需要商讨。我国幅员辽阔、地区间经济发展差异大，特别是沿海和内陆中西部地区，因此，在我国进行交通量预测时，整个预测期内都是否适用四阶段预测法，需要深入的研究。

（2）在进行交通量分配的时候，假设交通流服从一定的时间和费用条件，对于忽略大小的给定交通量，都在路网中各路段进行分配，发生的分担转移也只是

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在各路段之间。实际上路网各路段中的权重随着路网中的交通量增大而增大。同时车辆的行驶费用越高，当其达到某种程度后，交通量的转移就会再在路网的各路段中发生，引起了交通方式的转移，这时路网中的交通流也不再是给定流。

（3）目前，很多预测者在“OD”调查中不得已使用了抽样调查法，这主要是由于“OD”调查工作量大，不易实施。“OD”调查实质上就是随机抽样，不同的是它抽取的样本是某个时间段的起讫点交通量，若将“OD”调查的内容再进行一次抽样调查，当作交通量预测的母体数据来预测将来的交通量，其可靠性还有待商榷，因此在“OD”调查抽样时应注意调查路段和时间段的代表性。同时“OD”调查在某种程度上还调查了影响区域内各产业结构及交通需求，及产品对交通量的影响程度[26]。

3.3.2 差异对比分析法

差异对比分析法是一种使用差异分析模型进行预测的方法，它是指在已经得到的预测结果和实际结果的情况下，然后将两者进行对比分析，最后找出差异。项目可行性研究报告的编制是项目建设前比较重要的工作，在这个过程中，它已经对未来的可能发生的交通量作出了预测。但是实际工作中，道路建成通车后实际发生的交通量往往和可研报告的预测结果有较大出入；同时，高速公路通车前、后老路的交通量也会不同。通过对两种交通量进行比较分析，找出交通量增长的特点，建立预测模型，就能预测通车后的交通量[27]。

3.3.3 趋势外推分析法

3.3.3.1 基本思路及原理

趋势外推分析法是一种时间序列分析方法，其适用范围是通车较长的高速公路交通量的预测。该方法的基本思路是：把已经通车的高速公路交通量数据按时间顺序排列成一个时间序列，选定趋势分析模型来研究该时间序列数据的变化规律，从而预测未来的交通量。

趋势外推分析法的原理是：高速公路交通流量的发展是延续的，未来高速公路交通量大小同历史交通量有着密切关系，这需要从时间上动态把握；另一方面，为避免随机波动的影响预测的精度，可以对统计和分析历史数据，对数据进行适

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当处理，也能进行趋势流量预测。 3.3.3.2 模型与方法

趋势外推分析法旨在分析高速公路的历史流量数据，找出它的变化规律，建立预测模型，目前常用的预测模型有：模糊预测法、指数平滑法、多项式回归法、灰色预测法等等。

（1）模糊预测法

该方法以模糊数学和线性规划理论为基础，利用历史的交通量数据和其时间序列进行分析，预测其未来的交通量。通过模糊预测模型对其进行预测，并根据不同的影响因素具有不同的权重对其进行交通量分配。模型表达式如下：

y(t)?p0?p1t?p2t2??pktk （3.1）

式中：k——年份；

pi——模糊系数，i=0，1，2…k。

（2）指数平滑法

指数平滑法是选用平滑系数对公路交通量时间序列的历史数据进行加权修正，建立指数平滑数学模型预测远景交通量。指数平滑的基本公式为：

(n))αXt?(1-α)St-(1n ) （3.2） St(n?式中：St——阶平滑值，n为平滑阶数的大小，n?1； ，2，3。 X(t)——对象指标的第t期观察值；

?——平滑系数，一般取值范围是0.3～0.8。

根据平滑阶数的大小，可分为一次指数平滑法、二次指数平滑法和三次指数平滑。一次和二次指数平滑值只适用于预测观测值呈线性分布的情形，预测结果也呈线性发展，而高速公路的路段历史交通量一般不呈线性分布，所以应采用阶次更高的三次平滑法对其进行预测。

（3）多项式回归法—二次抛物线趋势模型

根据交通量历史资料的时序变动特点，建立以时序数t为自变量的多项式回归模型。二次曲线模型的一般形式为：

yt?b0?b1t?b2t2 （3.3）

式中：yt——自基年起第t年的年平均日交通量预测值；

24

b0,b1,b2——回归系数。

（4）灰色系统法（GM(1,1)模型）

GM(1,1)表示一阶单个变量的微分方程，是最常用的灰色预测模型，其形式为：

dx?ux?b （3.4） dt式中： u和b为待估参数。该微分方程的解是：

t x(t?)?x(0)?-e-u???b?u?b （3.5） u通过生成序列的数据GM模型得到预测值，即x(1)(t)将拟合成一阶线性微分方程：

dx(1)(t)?ax(1)(t)?u （3.6）

进一步求得时间响应函数：

u?-aku(0)?(1)(k?1)??xx(1)-e? （3.7） ??a?a?之后，作逆生成(还原)处理，即对求导，得还原模型为：

?(1)(k?1)? x（－a)?x(0)(1)-?e-ak （3.8）

a以上方法仅仅从时序上发现交通量的发展规律，数学推理复杂，且公式上无法看出任何意义，只是尽量准确反映交通量本身随时间推移产生的变化规律，这就是趋势法的局限性，即完全依靠历史数据预测未来交通量，无法反应影响交通量的各种因素发生突变而导致交通量改变的情况，因此该方法仅适用于短期交通量预测或各影响因素在规划年变化相对稳定的情况。

??u??3.4 本章小结

本章分析了交通量预测的主要内容，提出现行交通量预测存在的问题，对传统后评价交通量预测方法，主要是四阶段法、趋势外推法、差异对比分析法进行了分析，各方法在用于后评价交通量预测时有一定的缺陷。

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第四章 “四阶段”法在后评价交通量预测中的改进

4.1 公路建设项目后评价数据的特点

4.1.1 后评价数据的作用

由于公路建设项目后评价的多数时间选择在建成该项目直至通车后两至到三年以内，距离项目预定使用期限末尚有一段较长的时间，在这段时间内项目的实际投资效益还不能充分体现出其价值来，所以在项目正式运营后能够评价除了对该项目的实际运营情况来进行评价和分析外，还需要利用在通车后的实际数据等相关资料来预测将来的实际发展情况，并且有必要对该项目将来交通量的整个发展趋势进行重新的科学的预测[28][29]。在运营阶段后评价的任务，包括运营状况的调查，例如运营交通量的调查，车速等运行参数的调查，当然还有对运营状况的综合评价，比如评价建设项目有没有达到预期的效果，对造成实际交通量与预测交通量的差别及原因进行总结与分析，并对项目能否达到预期目标的状况进行预测与分析评价，由于受各种因素的影响，建设项目的设计交通量与实际交通量会出现不一致的情况。因此项目后评价数据包括了对项目已经发生事实的总结，以及对项目未来发展规律的预测。只有具有统计意义的数据才是可比的，后评价时点前的统计数据是评价对比的基础，后评价时点的数据是评价对比的对象，后评价时点以后的数据是预测分析的依据。因此，项目后评价的总结和预测是以统计学原理和预测学原理为基础的。应特别指出，在经济和效益的统计中，统计学确定的不变价格理论，使数据具有统计性和可比性，是项目后评价的一条重要原则

[30]

。

4.1.2 公路建设项目后评价交通量数据的特点

由诱增交通量产生机理可知，西部地区诱增交通量出现快速增长的时间相对较晚的主要原因是：经济相对落后，产业结构调整时间也较长。

另外，在中国西部地区路网密度较低，至2009年，青海高速公路网络远未形

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成，除兰西高速公路外，其他全是“断头路”，规模效益无法充分发挥，高速公路的有效影响范围与东部地区相比相对较小。同时，西部地区高速公路对经济发展的边际效应相对较弱。所以，一般而言，西部地区高速公路产生的诱增交通量应较小。

在西部地区公路运输的转移交通量主要来自老路。西部的铁路建设滞后于公路建设，铁路运输转移交通量较小。综上，西部公路建设项目的运营期交通量主要由趋势交通量及老路转移交通量构成。

4.2 公路建设项目后评价交通量预测需考虑的因素

对公路建设项目的交通量的预测除了考虑影响交通量的一般因素外，还要考虑以下因素对交通量预测的影响：

4.2.1 时间的影响

时间是后评价交通量预测中首先要考虑的影响因素。公路网中拓宽路面、提高等级、实施交通管制、及收费等的任意改变，都可能会对后评价项目的交通量产生影响。这一影响同时会传递给相邻的道路。简言之，路网中的某条道路的改变，会影响路网中的全部道路。因此在对后评价项目进行交通量预测时，不仅要考虑平行道路的变化，还要充分考虑拟建项目的交通性能和道路的发展变化趋势

[31]

。

4.2.2 区位的影响

项目所在区域位置是影响后评价项目交通量预测的另一个重要因素。在进行交通量预测的时候，一些项目处于路网中的中心或较发达区域其影响的辐射区地域较大，则应充分考虑划分期对区域范围的间接影响。又如一些经济较发达但处于路网边缘的区域，或一些经济欠发达的区域且位于区位边缘的项目都会很大程度上影响交通量的预测结果[32]。

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4.2.3 功能的影响

对于交通量的预测还要充分论证的一个重要因素就是道路在此区域中所需要承担的功能。一条公路在一个区域的建设的影响因素主要有两点：首先是包括经济、政治、军事、交通四方面在内的驱动因素的影响；其次是约束因素的影响，主要是地理因素。驱动因素的作用力度和支配性一般要比约束因素的效果要大。根据驱动因素的不同大致可分为以下几类：

（1）满足经济发展的需要、

经济发展在一条区域性公路连接的节点上其通常是不均衡的。我国的区域经济发展不均衡性十分明显，这是由于受到了地理和历史等条件的制约，如何建设和发展落后地区的经济，最基本也是最重要的措施就是发展交通网络，其中公路交通建设对落后地区经济的发展具有很强的推动作用。为了缩小地区的经济差距，提高欠发达区域的交通状况，促进整体区域经济的和谐发展，我国正大力发展欠发达区域的道路基础设施建设[33]。

（2）满足产业布局优化的需要

在高等级公路建成后，路网等级会得到进一步提高，既有的路网结构、公路布局更加合理，路网密度也得到了加大，运输的时效性、安全性和舒适性也得到了明显提高，进一步促进了客货流在区域内的流动。因此，高等级公路可促进沿线工业发展，包括高科技资本密集型产业和沿线乡镇企业的发展；同时，还能更好的促进沿线农业的发展。路网的改善使得农产品的运输时间缩短，交易更加快捷方便，资金回收也有了保障，这样就一方面调整了农业生产结构，促进了规模经营和集约生产，同时又带动沿线第三产业发展[34]。以此为基础，产业规模将会扩大，并且产业结构也将得到优化。

（3）满足政治军事需要

为满足国家国防军事机动需要所建设的公路项目，其道路的等级不因交通运输量的多少而改变。

由于后评价项目区域功能的差异，对第1、第2条的经济发展变化情况用来做交通量预测时应加以重视，在充分考虑诱增交通量这一因素后，对第3条主要从转移交通量来考虑。

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4.3 “四阶段法”的改进

根据前文的分析和讨论，改造现行的四阶段法，主要是利用四阶段法的预测思路，在实际操作中应用总量控制法进行现状OD的反推，然后结合交通预测相关软件实现交通量预测结果。

4.3.1 预测的基本思路

前文论述了组成远景交通量的三个部分，如果高速公路是刚刚建成的或营运时间不长的，在进行交通量预测时，这三部分交通量都要考虑进去，并且对每个交通量都要进行预测。

以下是―四阶段‖法的基本思路：

（1）预测社会经济发展。在总结历年交通情况及经济发展状况的基础上建立交通——经济发展模型，并对社会经济发展进行预测；

（2）预测发生交通量。结合社会经济发展趋势的特点，对交通小区出行状况进行分析，预测各小区的交通发生量；

（3）OD反推现状。OD量的反推主要是根据路网流量数据而对交通分区现状进行的反推；

（4）预测交通量的分布。对影响区内未来年份的交通分布情况进行分析； （5）预测交通量的分担。其他交通运输方式会对运输结构和交通条件产生积极的影响，对交通需求量的增长起到很好的促进作用，因此诱增交通量也随即产生。

（6）预测交通量的分配。各线路的交通量的预测，要结合预测的交通分布结果和相关路网资料，再合理分配到小区间的各条公路上[35]。

总量控制―四阶段‖法交通量预测思路如下图所示：

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社会经济发展预测OD小区划分交通量发生预测现状路网结构及流量交通量分布预测现状OD反推交通量分担预测社会经济历史资料交通与经济弹性分析交通量分配预测未来路网结构路段交通量预测

图4.1 四阶段法预测交通量工作流程图

4.3.2 社会经济发展预测

高速公路交通量预测的基础是社会经济发展的预测，社会经济以弹性的形态和区域公路交通的发展存在关系。交通量需求源于由社会经济发展，社会经济发展的程度很大部分决定了交通需求量的多少，同时交通条件也明显地影响着社会经济发展，二者的互动带来了区域经济结构的改变和运输方式的良性发展，这对GDP的增长很有裨益。由于建设高速公路及公路缩短了区域间的时间和空间距离，区域间经济连接性更紧密了，从而促进市场范围及产业结构的重新调整，带来产业格局新的调整，所谓的诱增交通量就是有可能导致或者加快区域经济发展所产生交通需求。趋势交通量伴随着社会经济发展而增长而增长；社会经济与交通量的关系如图4.2。本论文将分别就趋势型经济发展预测和诱增型经济发展预测的模型与方法进行研究。

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高速公路的建设社会经济发展趋势提高经济可接近性促进经济发展趋势型经济预测诱增型经济预测趋势型交通量诱增型交通量 图4.2 社会经济发展与交通量关系图

（1）趋势型经济发展预测

趋势型经济发展预测的步骤最开始应该全面采集社会经济相关数据，包括土地面积、总人口、GDP、工农业生产总值等，然后再有针对性选定分析方法和模型，分析各项指标。影响这些指标因素的不确定性比较强，相当的复杂，比如说一些政策性因素，不容易从定量的角度去把握，所以综合运用定量和定性两种方法是较为贴合实际的。定性经济预测，是根据主观的的经验和运用相关的理论知识分析经济现象发展前景的性质、方向、程度进行预测的方法。包括有：市场调查法、交叉影响法、主观概率法、专家评估法（德尔菲法）。定量经济预测，首先及时、准确、全面、系统地收集的经济信息和调查统计资料，通过数学模型和统计方法，对经济现象未来发展的规模、速度、水平的测定。定量经济预测方法主要有：趋势外推法、回归预测法、弹性系数法等。本文主要介绍回归预测法和弹性系数法。

1) 回归预测法

所谓的回归预测法就是从事物变化因果关系为起点来进行分析预测的手段。把将要预测的指标作为因变量，其他与之关系紧密的因素作为自变量，统计分析各种变量的调查数据，从容把握变量之间联系的可行性较高的方法。

常用的是线性回归方法，其回归方程为：

y?b0?b1x1?b2x2???bnxn （4.1）

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式中： y——因变量（回归估计值）； xt——自变量(t=1，2，3,4,…n)； bt——待定参数（t=0，1，2，3,4,…n）；

一元线性回归，即当t=1时，该方法的思路是：以观测数据为基础，将

x,y作

为已知数，从而得到可靠的回归系数b0，b1的值，然后确定回归方程。运用已求出的回归方程，把b0,b1当作已知数，再去估算

x,y的未来值或根据x预测的值。

当k?1时，为多元线性回归，它是一元线性回归为基础而衍生开来的分析方法，通过两个或两个以上的自变量来估计因变量。

通常情况下，运用这种手段得到的预测值在短期内误差不大，但是随着时间的推移，不确定因素作用的加大，远期其可靠性会逐渐下降。随机误差可能会导致预测得到的估计结果数值过高，预测方程与实际变化之间存在着系统误差，通常运用缩短回归分析样本区间的办法，更多的让近期数据在分析中发挥作用，以避免回归存在的系统误差。

2）趋势外推法

趋势外推法是体现在已产生的事物和历史进程中，分析事物进程演化的内在机理，以此预先判断事物将来时的一类方法的统称。这种方法有两个假设依据：①事物发展过程个渐进变化的过程，而不是跳跃式变化的；②已发生的事物的进程本质上对事物发展的影响，无论是过去还是将来，区别并不明显。趋势外推的含义：通过某种函数表明和判断对象某系参数的将来时，常用的曲线函数有生长曲线和指数曲线。

① 指数曲线法

如果所分析的目标对象的某一组数据的动态变化符合指数增长规律，就可以建立指数曲线方程，同时可以将这个曲线方程视为数学模型，用它来推断目标事物的动态变化方向的一类方法。此方法适用于所要分析的目标事物在没有产生本质变化时的进程规律，比如用来推断经济特性参数稳态上升且远离极限值的所有类型的经济特性参数提高的状况。在使用指数曲线对事物推断时，一定要满足三个最基本的条件：

? 能够反映目标对象特性的功能参数（如产量、产值成本等）与现实的状况

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/91vg.html