山东省泰安至东平高速公路交通量预测模型研究
张佳明
（中铁第四勘察设计院集团有限公司交通院武汉430063）
【摘要】近年来，随着国家对基础设施投资力度的不断加大，我国高速公路市场发展十分迅猛。交通量预测是高速公路项目工程可行性研究的关键环节，预测的准确性直接影响了项目的最终决策。本文以山东省泰安至东平高速公路为例，在充分考虑高速公路公路、国省道、诱增、港口转移交通量因素基础上，建立不同的预测模型，从而更加全面、准确的预测本项目的交通量，为其他高速公路工程提供借鉴。
【关键词】泰东高速交通量OD
Research on Traffic Volume Forecast Model of Taian-Dongping highway in Shandong Province
ZHANG Jiaming
(China Railway SIYUAN Survey and Design Group Co.,Ltd WuHan430063) [Abstract]In recent years,with the country's continuous increasing investment in infrastructure,our country^highway market
has developed rapidly.Traffic volume prediction is an important part of t he feasibility study of highway projects,and the accuracy of the prediction directly affects the final decision of the projects.This paper takes the Taian-Dongping highway in Shandong Province as an example,folly considering the factors of highway,national and provincial roads,induced traffic volume,traffic volume transferred by port,then establishes different forecasting models to predict traffic volume of the project more comprehensively and accurately, and provides reference for other highway projects.
[Key words]Taian-Dongping highway;Traffic volume,OD
1项目概况
泰安至东平高速公路位于山东省泰安市境内，是山东省规划“九纵五横一环七射多连"高速公路网中多连的组成路段，起点接肥城市桃园镇的G22青兰高速，终点位于东平县老湖镇北，路线全长40.628km。拟建项目采用双向四车道高速公路技术标准建设，设计速度120公里/小时。工可估算总金额为422628.6万元，平均每公里造价10180.9万泰安至东平高速公路项目地理位置图
图1项目地理位置图元。项目地理位置见图lo
拟建项目是泰安市的主要高速通道之一，项目的实施是完善山东省高速路网布局，发挥路网整体效益
的需要，对加强沿线地区经济社会发展，强化不同运输方式之间的联系，加快泰安市城乡一体化发展具有重要意义。
2交通量预测分析
本文在预测区域未来经济发展水平的基础上，研究区域的交通生成和交通分布情况，推算其正常增长的趋势型交通量。
本项目的远景交通量由以下部分组成：（1）趋势型交通量（高速公路、国省道）；⑵诱增型交通量;（3）其它交通方式转移交通量（铁路、水运等）。[1]
软件测试原理2.1国省道转移交通量预测
为了更加精确的分析项目OD情况，本文根据行政区划，将肥城市和东平县下辖的乡镇、周边县、市共划分为23个交通小区，如表1所示
。
表1交通小区编号
1老湖镇13肥城县城
2东平县城14岱岳区及以东3梯门镇15宁阳县
钉钉打卡虚拟位置>侗族舞蹈4大羊镇16平阴县
5东平县西北部17长清区及以远6东平县西部18汶上县
7东平县南部19梁山县
8接山镇20嘉祥县及以南9王庄镇21济宁市及以东10桃园镇22聊城、德州及以远11肥城市北部23荷泽市及以远地区12肥城市南部
将项目影响区规划路网形成GIS信息库，结合项目影响区国省道现有OD数据和现状交通调查数据，对部分路段流量进行样本扩大，根据“串、并联法则”合成基年路网OD矩阵，如表2所示。
运用TransCAD交通预测软件，对现状OD矩阵进行初步分析，梳理主要的交通小区产生吸引量以及交通流向，如图2所示。
表2基年OD交通量表
0D1234567891011121314151617181920212223 105932711183119233286675268362354131121837 2587010117310317211451163323111585141870924256350101174166 3258601231100443395811311236306242946630268 4121751502110052381537810320357393875933482 519120011025185160182284218202050891240 683341001181063182183831081873164338 7251412100002833130674025438761017222852971 8211011100001122013932240202240521248 9010000000000001119171133311229 10241344949211031000100022119181842451235 1130126304123735101001034218202050891240 12732361214366137126114000013917403226171202829 13693225754542165000210060401817540869253 14270158110880183223411 1.400003760001022007274453 153614614132533473211271720026250200006620 16289722927131371212314026000341010492200 173793430034922911259041221242293600468004845712717000 185262847261414242123262224035570500005930 1913624773376234033343761800053700003340 2011474370494433373240491700010502823000022640 2121281111976471113300028000009713
0 221811643337914329221251912582174016030055231920721035600 2340185252444222518423220921622228231466000000000
将所得OD矩阵分配至路网中，对实际交通量与模拟交通量相差较大（5%以上）路段的各OD对进行调整，直到各代表路段的实际交通量与模拟交通量误差在5%以内。本文交通流量分配采用“随机用户均衡模型”。闵路阻函数选用美国公路局（BPR）流量一延误模型。该模型力图将直接费用和间接费用统一为综合费用，考虑行车时间费用、公路收费、汽车运营成本等综合费用。
黄金期货交易规则L,[FT+QTPK+VOC'）X L]
丄VOT
式中：一—路段综合费用（小时）；
L——路段长度（公里）；
V-设计车速（公里/小时）；
FT固定式收费额（元）；
TPK按里程收费费率（元/公里）；
VOC汽车运营成本（元/公里）:
VOT时间价值（元/小时）
。
将本项目加载到路网模型中，最终得到基年(2019年)国省道转移至本项目的交通量为947pcu/do
2.2高速公路转移交通量预测
根据山东省历史年高速公路网联网收费OD数据，在现有路网的基础上添加本项目，利用TransCAD软件，将历史年OD数据分配至本项目中(图3)，计算得到基年(2019年)山东省高速公路网转移至本项目交通量为5653pcu/do
图3山东省高速公路网交通量分配图
2.3诱增型交通量
本项目诱增交通量采用无约束重力模型推算，主要考虑以各小区间的交通运行时间为阻抗，按照有无项目比较的原则，根据项目建成前后路网交通量运行时间的缩短来推算诱增交通量。[3]
(1)现状区间出行量不为零时，诱增交通量的预测釆用下式叫
Q厂Q汀[曲/叮―1]
式中：
Qm——交通小区i到交通小区j未来诱增交通量(pcu/d)；
Qu——交通小区i到交通小区j未来趋势型交通量(pcu/d)；
培现状交通小区i到交通小区j的出行时间(min)；
爲—
—未来交通小区i到交通小区j的出行时间(min)；
；----重力模型回归参数。
(2)现状区间出行量为零时，诱增交通量的预测计算式叫
式中：
Pi——交通小区i到交通小区j未来诱增交通量(pcu/d)；
4——交通小区i到交通小区j未来趋势型交通量(pcu/d)；
£、a、队----重力模型回归参数。
根据各项目影响区基年经济指标，各特征年预测人口等指标在“有”“无”本项目情况下，采用最小二乘法对上述重力模型进行标定凶，计算得到2019年本项目的诱增交通量为561pcu/d=各特征年诱增交通量占趋势交通量的比例如表3所示：
表3诱增交通量占趋势交通量的比例
三八放假吗年份20242030203520432053比例8.5%7.2% 6.1% 5.2% 4.4%
2.4其他方式转移交通量
项目影响区域内的其他交通方式主要为铁路运输和港口水运。
水灾与本项目距离较近的铁路有泰肥铁路。该铁路站点与本项目距离较远，因此铁路客货运交通量分配至项目的概率较小，忽略不计。
项目影响区内，泰安港老湖作业区会对本项目产生一定的影响。根据泰安港总体规划，近期2020年，老湖作业区吞吐量为600万吨；远期2030年，老湖作业区吞吐量为1600万吨。根据老湖作业区总体规划，可以预测该港口未来各特征年的吞吐量，本文将未来年公路运输承担的集疏运量转换为年平均日交通量，转换公式如下：
T=W X10000/365/S X(1X K)X M
式中：
T转换交通量(小客车，辆/日)；
W公路承担货运总量(万吨/年)；
S——车辆平均实载(吨/车)；
K回空系数；
M-转换为小客车的转换系数。
根据项目影响区机动车构成情况和车辆运输效率，进出作业区的货车实载按4.7吨/车计算，回空系数为0.4，港区通勤人员按集疏运交通量的3.0%计算。同时参考山东省类似港口的参数值，分别计算老湖作业区货运疏解至不同交通小区的交通量，最终得到通车初年(2024年)老湖作业区转移
至本项目的加权平均交通量为438pcu/d«
2.5交通量增长率预测
根据项目各影响区未来经济发展预测和弹性系数，采用下式计算各交通小区的客货车交通量增长率。
Rk=Tt X E
其中：
Rt—^来脅影响区客车、货车媾量增长率;
T*——未来年各影响区客车、货车交通量对经济指标的弹性系数；
E未来年各影响区地区生产总值增长率。
综合历史年客货弹性系数特征，结合山东省及周边地区经济发展趋势，本文对客、货运交通的弹性系数序列进行了拟合，预测客货车交通量增长率如表4所示。
表4项目影响区特征年客货车增长率
车型区域2015〜20202020〜20252026〜20302031〜20352036〜20432044〜2053
客车山东省 6.55% 5.36% 4.42% 3.71% 3.10% 2.58%泰安市 6.38% 5.22% 4.31% 3.62% 3.02% 2.51%
货车
山东省 6.55% 5.12% 4.06% 3.29% 2.66% 2.16%泰安市 6.38% 4.99% 3.95% 3.20% 2.59% 2.10%
3交通量预测结果
最终，得到本项目的交通预测结果如表5所示。2024-2030年交通量增长率高于自然增长率，主要原因为2028年本项目西侧莘县至东平高速将与本项目连通，可以有效将山东省西部交通出行引导至本项目。
根据项目周边相关省道及高速公路最新的车流调查数据，调整了本项目未来年车型构成比例，预测交通量详见表6o
表5项目调整后交通量表(单位:pcu/d)
特征年202420302035204320482053加权平均交通量87602560634270443914962455245
表6项目车型构成比例预测(标准车)
年份2024年2030年2035年2043年2048年2053年小客车45.45%45.90%46.36%46.83%47.30%47.77%大客车 2.07% 1.86% 1.68% 1.51% 1.36% 1.22%小货车 2.81% 2.70% 2.47% 2.14% 1.72% 1.21%中货车 5.72% 5.03% 4.43% 3.90%343% 3.02%大货车9.50%9.61%9.71%9.82%9.93%10.04%拖挂车34.44%34.89%35.34%35.80%36.27%36.74%总和100.00%100.00%100.00%100.00%100.00%100.00%
4结束语
交通量分析与预测是高速公路项目可行性研究的关键环节，也是进行项目经济评价的基础，因此对其展开研究具有重要意义。本文以泰安至东平高速公路为例，重点研究了本项目的高速公路及国省道的趋势交通量、诱增交通量、其他方式转移交通量的相关预测模型及预测流程，希望可以为其他同类工程项目的交通量预测提供借鉴。如有不足之处欢迎批评指正。
参考文献
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[3]杨兆升.运输系统规划与模型[M].人
民交通出版社,1996.
[4]交通部.水运、公路建设项目可行性研究报告编制办法[M].
⑸褚琴，陈绍宽.重力模型标定方法及应用研究[J].交通运输系统工程与信息,2003(02):51-56.
收稿日期：2020-11-9
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