详解四阶段法模型

一、交通生成模型

交通出行生成模型是用于预测一个交通小区每天或每一高峰时段所生成的交通出行量。交通生成预测是在研究城市未来社会经济发展规模、人口规模和土地利用情况的基础上，预测划分的各个交通小区可能产生或吸引的交通总量。即0D 矩阵中行和列

交通生成模型分为交通产生模型及交通吸引模型两个部分，常用的模型包括增长率模型、回归分析模型、类型分析模型等。

增长率模型该模型的基本思想是:从OD调查中，可以得出单位用地面积、单位人口或单位经济指标等参数的交通产生、吸引量，如果假定其交通量是稳定的，则根据未来各交通区的用地面积、人口数量或经济指标等参数进行交通生成预测。回归分析模型该模型的基本思想是:假定未来年的交通生产量与各因素(自变量)的关系与当前年相同。根据调查资料，建立交通产生或吸引与其主要影响因素之间的回归方程，利用所建立的回归方程进行交通生成预测。

类型分析模型该模型的基本思想是:以家庭为分析单位，根据对出行起决定作用的一些因素将整个对象区域的家庭划分成若干类型。以基于同一类型的家庭出行因素相同、各家庭的出行次数基本相同、各类家庭当前年的出行率一直到未来年都不变的假设，确定未来年各类家庭的出行率和各交通小

区中家庭数目，进行交通生成预测。

二、交通分布模型

交通出行分布模型预测从每一个出行发生的交通小区i到每一个出行吸引的交通小区j的出行交通流q，，推求各个交通小区间的交通分布量，构成一个分布矩阵。出行分布模型的种类较多，如增长系数模型、重力模型、机会模型等，其中重力模型使用最为普遍

该模型的基本思想是:假定交通分布的模式在当前年和未来年变化不大，能够用某一增长系数对未来年的交通分布状况进行预测。增长系数模型是一种比较简单的分布模型，包括平均增长率模型、Detroit模型及Frator模型等。

重力模型的基本思想是:交通，I\区i到交通小区j的交通分布量与交通小区i的交通产生量、交通小区j的交通吸引量成正比，与交通小区i和j之间的交通阻抗系数参数(如两区之间交通的距离、时间或费用等)成反比。

交通方式划分模型

早期的研究主要从集计的角度展开，之后进行非集计模型研究。非集计模型比较复杂，目前集计模型应用较为广泛。交通方式划分模型主要有转移曲线模型、概率模型、重力模型的转换模型及回归模型等。

转移曲线模型

转移曲线模型的基础思想是:分析与交通方式划分相关的各

种影响因素，在大量的调查统计基础上绘出各种交通方式的分担率与其影响因素间的关系曲线，最后利用转移曲线直接查出各种交通方式的分担率。

概率模型的基本思想是:假定交通方式选择是以各种交通方式所需的时间、费用等阻抗参数构成的各种交通方式的阻抗大小为基础，以一定的概率关系进行的。该模型是一种比较实用的非集计模型。

重力模型的转换模型

该模型的基本思想是:借鉴重力模型的建模思想，将重力模型中交通小区间的交通阻抗转变为交通方式阻抗。

回归模型的基本思想是:利用以往交通调查资料，建立交通方式分担率与其相关因素间的回归方程。该模型需要大量的调查资料，适用范围有限，有时与交通生成的回归方法组合使用。

交通分配模型

它将交通小区间的出行分布量分配到交通网络中的各条道路上。

交通分配模型类型较多，国际上通常把交通分配方法按模型所依据的行为原理分为均衡模型与非均衡模型两大类，均衡分配模型主要有用户均衡分配模型、随机分配模型等，非均衡分配模型主要有全有全无分配模型、阻抗可变多路径分配模型等。

在公交规划实际操作过程中，TransCAD软件的应用主要包括以下功能

1.建立丰富的公交数据库资源；

2.按交通规划四步骤法，进行公交客流预测与分配；

3.汇集丰富的城市公交系统运行机理分析过程，进行公交线网评价指标；

4.可以生成公交OD期望线、公交OD路网分配图与客流分配图；

5.实现对公交线网的优化。

城市公交规划过程包括以下内容：

1.道路网络和路径：生成和设置路段方向，选定路段、转向工具箱、最短路

径、多路径、邮递员问题、网络分割、带宽设定等过程；

2.公交线路系统：公交线路服务、公交线路站点服务、公交线路编辑等过程；

3.公交规划：出行生成、出行吸引、平衡模型、快速反应模型、出行分布、

交通方式划分、客流分配等过程；

4.公交网络系统：公交网络生成、公交网络设置、最短路、公交网络阻抗计

算等过程；

5.公交线路与逻辑分析：成本矩阵计算、客运连续计算与显

示、最短路线问

题、分配问题、运输问题、最小成本流、交通分区、交通聚类、公交设施定位

等过程；

6.计算报表：报表、校正、模型计算、模型应用、生成模型文件、邻接矩阵、

空间校准等过程。

三、TransCAD公交基础数据系统的建立

公交基础数据收集

建立TransCAD公交数据库必须收集大量的相关信息，比如公交场站信息、公交线路信息、公交站点信息、线路客流量、站点上下客流量、人口分布和道路网布局等，掌握这些信息有利于进行科学合理的规划设计。公交基础数据可分为四大类：公交网络数据、公交客流数据、公交行车数据

和其他数据。

1.公交网络数据

主要包括公交场站设施、公交线路走向、公交站点位置等信息。

2.公交客流数据

主要包括各条公交线路的每日客运量、客运周转量以及公交出行OD矩阵等信

3.公交行车数据

主要包括各条公交线路的行车营运计划，比如各条公交线路上公交车的平均、票价、发车间隔等信息。

4.其他数据

主要包括城市道路网、交通小区划分和土地利用等信息。

道路网数据库的建立

在TransCAD中，采用Node和Line构成的有向图来表示实际的交通网络。Node表示道路交叉口、交通枢纽等特征点，Line表示节点之间的道路。Node的属性通过经度、纬度、性质、转弯延误等来表示，Line的属性通过长度、速度、通行能力、通行时间、方向等来表示，可以设置专用的字段来定义这些属性。

将AutoCAD道路网图保存为.dxf形式导入TransCAD后形成道路网层，利用编辑工具进行修改和设置以符合实际情况，并添加必要的属性数据，由此生成TransCAD软件能够有效调用的交通基础道路网。

交通小区的划分

为了方便研究，通常将研究的区域细化为多个次级研究区域，这些区域称为

交通小区。在TransCAD软件中，面层中采用封闭的区域表示交通小区，而将小区

的形心作为小区质心。

一般城市交通小区的划分遵循以下原则：

1.相似原则：小区内土地利用和人口构成尽可能相似；

2.统一原则：小区划分应与行政区划或者已有的城市规划小区兼容；

3.均衡原则：以出行时间为衡量标准，交通拥挤区域、土地利用强度高的区

域和重点研究的区域应更细致；

4.分隔线原则：以天然障碍作为小区的边界线。

根据上述小区划分原则，将依托工程对象划分为21个交通小区。

ransCAD实际操作中需要加载小区质心层，质心用来表示小区并继承了小区所有属性。质心通过质心连线连接到路网上，质心连线的阻抗（出行时间、通行能力等）代表了小区内部出行的综合成本（一般将出行时间设置为无限小，将通行能力设置为无限大），TransCAD通过Connect命令自动生成质心连线。

四、属性数据库的建立

在构建路网层、小区层和质心层过程中，TransCAD将自动生成一些基本信息数据库，而进行交通需求预测分析需要添加的属性数据包括以下4部分：

1.小区属性：包括小区的土地利用性质、面积、人口、岗位、经济状况、出行发生、出行吸引以及其他相关属性数据；

2.路网属性：包括道路类型、道路长度、路段方向、通行能力、行车速度、行程时间、交叉口转弯信息、交通分配阻抗函数值等；

3.道路节点属性：包括节点的经度、纬度、性质、转弯延误等；

4.修饰图层：包括特征点的表示、等高线的定义等。

利用TransCAD进行客流预测过程中，需要为路段标定两个重要的属性数据——自由流速度和道路实际通行能力。五、公交线路网络的特征

公交线路网络可简单抽象为公交线路和公交站点的集合。一条公交线路有上行和下行两个行驶方向，即从始发站（一般为公交调度站

或首站）到终点站（一般为公交末站）和从终点站到始发站，所有的公交线路组

成了公交线路网络。一条公交线路上有若干个公交停靠站点（称为中间站），间隔一般为几百米。在公交线网图中，相

邻的两个公交站点间可用一线段相连，从首站到末站的所有线段构成了一条公交线路。在每个公交站点处乘客可以上下车，而一些公交线路可以共用一个站点，在图中表现为几条公交线路相交于一个点，在这个共用站台处乘客可以换乘公交车。

整个公交线路网络抽象为四层：

1.公交站点层：存放公交站点，站点在图中以菱形点表示；

2.公交线路层：存放公交线路，线路在图中以线表示；

3.城市道路层：存放城市道路网络，公交网络在其基础上生成；

4.交通小区层：存放交通小区。

绘制公交线路和公交站点时，必须以城市道路网作为底图层，

在此基础上另建一公交线网层。