TransCAD交通需求模型解读
transcad模型简介
TransCAD把GIS 和交通模型的功能组合成一个单独的平台，以提供其他软件无法与之匹敌的各种功能· TransCAD可用于任何交通模式，任何地理比例尺寸，和任何细节程度。
TransCAD的特点是易学易用，其主要技术特点是：菜单驱动、直观明了的用户界面一整套建模技术和方法全面的二次开发和脚本宏语言支持.NET构建于自主开发的强大的交通地理信息系统平台之上，同时支持几乎所有的其他地理信息系统容易从其他规划软件转换互联网查询和发布功能TransCAD是唯一的一个把GIS与需求模型及物流功能完全组合的软件包。
把GIS作为规划和物流软件包的一个组成部分是有充分理由的:首先，GIS使模型更为准确。
网络距离和出行时间是基于路网的实际形状和路口的正确表达。
此外，用网络你能定义复杂的道路属性，如卡车禁行处，路口延迟，单行道和施工区。
其次，整个建模过程更有效率。
数据准备更方便，数据库和可视化功能使错误在造成问题前就被发现。
如今，TransCAD已经广泛地被用于建立大规模的城市交通模型。
再者，GIS本身就是优势。
在TransCAD中，针对不同地理表面，不同的模型公式可以很容易地被推导并运用。
同样，TransCAD所具备的衡量地区便利性的功能也为用户所急需。
TransCAD提供了最多的交通流量预测方法这包括标准的四阶段模型及其变型，快速反应模型（QRM），离散预测模型和微观仿真（Step2模型）。
它不仅支持所有的最常用的模型方法，还结合了大量前沿研究人员提供的最新方法。
用户想在需求预测和交通规划中作的事情，几乎都不用自己编程，用TransCAD中预设的程序和方法便可方便地实现。
你已经作了很多项目，应该知道建模的难度，尤其是建立好的模型有更大的难度。
TransCAD之所以提供众多的模型，就是让更多的用户几乎都能从中找到他们需要的东西。
这不仅可以节省成本，而且适用于有时间、人员编制或技术力量限制的情况。
TransCAD不能说是“包罗万象”，但肯定是同类产品中提供模型和功能最多的一个软件。
transcad第十讲
出行产生
• 回归分析法（TG_ZNREG.BIN.WRK） 回归分析是一种常用的统计分析方法，用于研究一 个随 机变量（因变量）对另一个或多个（普通或随机） 自变量的统计相互依赖关系，寻求统计相互依赖关系的数 学表达式，用于进行描述、预测和控制。在出行发生模型
中，回归分析试图在分区出行产生和吸引的出行总量和不
同的社会经济、地理位臵和土地利用因素间找到一个线性 关系。
出行产生
• 回归分析法
通常出行发生回归模型的形式是： y = c1X1 + c2X2 + c3X3 + ….+ cnXn + k 其中：y= 因变量（如分区总的出行产生量） X1…Xn= 同分区土地利用、社会经济和位臵特性有 关的自变量 c1…cn = 不同的自变量所对应的系数
出行产生
• 基于家庭的工作出行（HBW）
• 基于家庭的其他出行（HBO）
• 基于家庭的非工作出行（HBNW）
• 非基于家庭的出行（NHB）
• 非基于家庭的其他出行（NHBO）
出行产生
• 原单位法
• 交叉分类法（Cross-Classification）
• 回归分析法（Regression）
• 离散选择模型(Discrete Choice Models)
ห้องสมุดไป่ตู้行生成
• 出行产生（Trip Production）
• 出行吸引（Trip Attraction）
• 出行平衡（Trip Balance）
出行产生
• 出行目的
出行是不同的，它反映了人们在他们的工作和非 工作活动中追求多样的活动。为了分析的目的，出行 根据目的或分类分成几个组；虽然这降低了所追求的 活动的多样性，但这很大程度上简化了模型开发。
TransCAD
图形可以以柱状图、3D图和图表的形式显示表格数据，图表包括饼图、直方图 、面积图、直线图及散点图。可以按照要求的方式在地图和数据窗中进行制图。
布局窗将大量的地图、数据窗、矩阵窗和图形集合在一起成为一种单一的表述， 并且允许用户添加文字、自制图形、用户公司的标识语以及其它内容。用户能够 用布局窗制作挂图或者报告生成标准格式的地图。
Wardrop提出了两个有关出行者路径选择行为准则 的原理：用户平衡（User Equilibrium）原理和系统 最优（Syetem Optimum）原理。
用户平衡原理
在道路使用者（驾驶员）都确切知道网络的交通状态 并试图选择最短路径时，网络将会达到平衡状态。在 考虑拥挤对行驶影响的网络中，当网络达到平衡时， 每个OD对的各条被使用的路径具有相等而且最小的 行驶时间；没有被使用的路径的行驶时间大于或者等 于最小行驶时间。
min : Z (x)
xa 0
ta
(
)d
a
s.t.
a
fkrs qrs
f
rs k
0
其中：xa
f rs rs k a,k
r sk
目录
1 • 交通分配原理 2 • TransCAD软件介绍 3 • TransCAD中进行交通分配的步骤
软件概述
TransCAD是一个完全基于地理信息系统（GIS）的 一个软件，是交通数据管理和分析的系统软件。它可 以用于数字地图、GIS数据库管理、图表显示等，也 可以用作交通分析、运筹学和数据统计模型的工具。 同时TransCAD可处理各种类型的交通数据和运输模 式，是建立交通信息和决策支持系统的理想工具。
基于TransCAD交通的交通需求预测
实验二基于TransCAD交通的交通需求预测一、实验内容利用TransCAD进行交通分布及交通量的分配。
二、实验工具TransCAD软件三、实验方法（相关数据见附录二）TransCAD以交通规划“四阶段法”为基础，提供了完善的交通规划模型算法。
其中包括需求预测模型、公交模型、OD矩阵推算、路径模型、路网分析模型、物流模型等。
(一)利用TransCAD进行交通分配需要准备如下一些资料:1. 需要进行分配路网的.dxf 图，在TransCAD里面直接自己画出路网和小区。
2.分配路网中的实际的分区和小区的属性比如人口；通发生量和吸引量；一些规划的占地面积以及以后的发展的一些数据。
3.规划路网的属性比如通行能力，两个方向的自由流车速，是否为单行道，自由流通行时间。
(二)具体步骤如下：1.生成初始路网。
2.生成小区。
新建一个层，在里面手动画出小区。
3.生成小区中心点。
4.用重力模型进行交通分布预测。
5.做出规划路网。
6.connet连接。
将小区中心点连接到规划路网上，目的是为了将小区的属性连接到规划路网上，然后才能在同一层内对规划路网进行交通分配7.ID转换。
由于前面在用重力模型进行出行分布预测时出来的结果索引（Index）是用的原小区中心点的ID，然而当小区中心点连接到规划路网上时原小区中心点的ID会重新分配，出现新的ID，这样就使得连接到路网上的小区中心点无法和重力模型的结果联系起来。
这样就需要把重力模型中Rows和Column的原ID换成新的ID。
方法：⑴Join。
Dataview/join…Options里面选择AllowAll types of joins./Settings卡片中的两个Table分别选择小区中心点和规划道路端点。
两个Field里面同时选择经度或者纬度。
⑵打开重力模型分配结果。
Matrix/Indices/Add index../Original Row-Column Ids from之Dataview为小区中心点＋规划道路端点；之Field为[小区中心点].ID。
transcad第十一讲
出行分布
应用重力模型
• 一个阻抗函数矩阵或查询表； • 一个小区层，有每一个小区预测的产生量和吸引 量； • 输出矩阵。
第11讲 交通需求预测(2)
—— 交通分布预测
四阶段需求模型
• 出行发生（Trip Generation）
• 出行分布（Trip Distribution）
• 方式选择或分担（Model Choice/Split）
• 交通分配（Traffic Assignment）
出行分布
出行分布模型用来预测出行的空间分布或在起终
出行分布
增长系数法分类
• 统一增长系数(Uniform Growth Factor)
• 单约束增长系数法（Singly-Constrained Growth
Factor）
– 产生量约束增长系数法（Production-constrained growth factor)
– 吸引量约束增长系数法 (Attraction-constrained growth factor)
Aj ＝ 分区j 产生的总预测吸引量 dij ＝ 分区i和分区j之间的阻抗
f(dij) ＝ 分区i和分区j之间的摩擦因子
出行分布
重力模型数据准备
• Pi：每一个分区i 产生的（或起源于）出行数量 • Aj：每一个分区j 吸引的（或终止于）出行数量
• dij：每对分区i，j之间的阻抗
• f(dij): 每对分区i，j之间的阻抗函数
出行分布
摩擦因子函数
• 幂指数
f (dij ) e
c ( dij )
c0
• 幂倒数
• Gamma函数
f (dij ) dij
b
b0
（完整版）TransCAD交通需求预测步骤
（完整版）TransCAD交通需求预测步骤TransCAD交通需求预测方法演示启动TransCAD软件。
建立路段层点击新建文件图标，出现点击建立地理文件，点击OK选中Line 层地理文件类型，并更改名字，点击OK点击Add Field，逐一增加字段属性点击OK，出现保存对话框，选择保存路径及文件名称点击Save,出现路段层地图界面添加路段在路段层上，点击T ools→map editing→toolbox（图上另外一种打开方式）◆输入路段属性数据打开路段层数据库：逐一输入路段属性数据(通行时间等于路段长度除以速度)◆建立小区层点击新建文件图标，出现点击建立地理文件，点击OK，出现点击OK，出现小区层属性对话框, 逐一添加小区的字段属性点击OK，出现保存对话框：起好名字，点击Save。
再次回到路段层地图界面。
◆画小区。
点击Tools→map editing→toolbox(图上另外一种打开方式)◆将小区质心点连接到路网（目的是做ID转换）。
在节点层上，增加Index。
原先节点层上只有经纬度两个字段点击数据库菜单，修改数据库属性增加一个新字段Index在小区层上，点击T ools→Map Editing →Connect调出对话框：点击Fill,完成如下设置：点出OK，路网显示出已经连接，出现小区质心节点打开点层数据库，发现新的变化：打开路段层数据库，发现新的变化：填充连接后新增路段(质心连杆)的值。
将其通行能力设为无穷大（大数即可）的值，通行时间设为很小的值。
在点层上，做点的选择集。
点击T ools→Selection出现点选择工具栏：直接用鼠标点击数据库第一列位置，出现红色圆点，表示已经将Index的点选入选择集：建立网络。
在路网层上，点击Networks/Paths→Create调出创建网络对话框：将Optional Fields里的内容全选，连接后的路网将继承这些属性。
点OK，出现保存对话框起好名字，点击Save发现软件界面右边最下瑞已经出现建立路网的状态信息。
对transcad中交通分布和平衡的理解
对transcad中交通分布和平衡的理解从出行发生预测可以得知TAZ出行产生量和出行吸引量，下面的问题是：就某个TAZ分区而言，它所产生的这些出行量究竟到那个分区去了?它所吸引的这些出行量又究竟来自哪里?也就是要预测未来规划年各个分区之间出行的交换量。
我们把分区之间的出行的交换量叫做“出行分布”出行分布量是指：分区A与分区B之间平均单位时间内的出行量．单位时间可以是一天、一周、一月等，也可以是专指高峰小时。
前面所论述一样这里认为分布量为一天。
按照交通分布的定义，A区至B区的分布量为Q(ab) 和B区至A区的分布量Q(ba) 是有方向的。
Q(ab)，Q(ba)是基于产生点和吸引点，因此对于分析区都是住宅用地的TAZ将会出行无吸引量问题，即其他交通小区到该区域分布量为0，transcad中的交通平衡分析很好的把回程出行进行分离解决这个问题。
出行分布矩阵是一个二维表(矩阵)，行坐标为吸引分区号，列坐标为产生分区号，元素为出行分布量。
前面的交通平衡后PA一致，实际上TAZ的PA并不一定一致，尤其是分析一个时段的PA 分布问题。
transcad中有两大类方法实现分布预测增长率法和引力模型法(1)增长率法，增长率按系数放大，未来规划年土地形态剧烈变动时预测误差比较大，软件中有统一增长率法，单约束增长系数模型，双约束增长率法fratar方法。
(2)引力模型法，很多人都翻译成重力模型，感觉翻译成汉语的引力，事实行为更容易理解。
每个TAZ的PA量相互吸引犹如万有引力一样，如图(1)所示此主题相关图片如下美国大区域交通图.jpg：PA好像一个小星球一样相互直接吸引,很形象。
Q(ab)=K[PA]/R(ab)^2 这是单纯意义上的引力公式，R(ab)为阻抗，缺少约束造成预测分布量和PA不一致问题。
后来发展成带约束的引力模型。
transcad中的引力模型主要有单约束双约束还有K因子模型。
公式1/R(ab)^2 系数是阻抗平方反比倒数形式称阻抗函数，f[R(ab)]=1/R(ab)^2 换一种写法f(x)=1/x^2 x=R(ab),对于双约束引力模型公式就变化成，Q(ab)=a*A*b*B*f(x) ab是产生量和吸引量的约束因子。
TransCAD交通模型
最短路矩阵 通过路阻函数获得路阻系数矩阵
TransCAD软件方法—2. 重力模型法（Gravity Model）
2. 阻抗函数
¾ 一旦获得阻抗矩阵，就可以得到路阻系数。路阻系数矩阵包含每对交通区 之间的路阻系数。由路阻系数矩阵可以得到阻抗矩阵、路阻函数及路阻系 数表。
¾ 路阻系数与阻抗成反比，即随着交通区之间出行时间的增加，路阻系数降 低。TransCAD软件中重力模型可以使用简单的反比函数阻抗，更为复杂的 函数可以通过经验来确定。较为常见的路阻函数是用于熵模型中的指数函 数、反比函数以及gamma函数，具体如下：
具有生成量的形心点 层或小区面层
Ma Ji
Balanced Production
Balanced Attraction
TransCAD软件方法—2. 重力模型法（Gravity Model）
1. 阻抗
¾ 许多不同的阻抗可以用于表明任 意两个交通区之间出行的耗费程 度。通常所用的阻抗是出行时间、 出行距离或出行费用，也可以是 这些耗费的不同组合。
TransCAD软件
TransCAD软件之交通需求预测
马 骥 博士研究生 2003.6 北 京
TransCAD软件讲座
1 出行发生与吸引
（Trip Generation and Attraction）
Ma Ji
纲要
1 出行发生与吸引 2 发生量与吸引量平衡 3 出行分布 4 P-A矩阵转换O-D矩阵 5 交通分配 6 O-D矩阵推算 7 示例
TransCAD软件
概述
¾ 交通产生的目标是预测在一个研究区域中每个交通区发生和吸引的出行量。 交通规划中的这个步骤仅仅与每个交通区的起讫点出行量有关，而与交通 出行发生起点、终点之间的联系无关。
TransCAD交通分配方法介绍
交通分配方法The following are traffic assignment methods encountered in transportation planning practice, all of which are available in TransCAD:All-or-Nothing Assignment (AON)全有全无分配法Under All-or-Nothing Assignment, all traffic flows between O-D pairs are assigned to the shortest paths connecting the origins and destinations. This model is unrealistic in that only one path between every O-D pair is used, even if there is another path with the same or nearly the same travel time or cost. Also, traffic on links is assigned without considering whether or not there is adequate capacity or heavy congestion; travel time is a fixed input and does not vary depending on the congestion on a link.在全有全无分配模型中，OD点之间的交通量全部分配到起讫点之间的最短路上。
这个模型是不切实际的，因为每个OD对的数值只分配到一条路径上，即使存在另外一条时间、成本相同或相近的路线。
同样，交通量分配的时候没有考虑是否有足够的通行能力，即使已经出现严重的拥堵；路线的运行时间为一个输入的固定值，它不因为路线的拥堵而变化。
交通规划四阶段法模型
交通规划四阶段法模型TransCAD核心--交通规划模型TransCAD以交通规划“四阶段法”为基础，提供了完善的交通规划模型算法。
其中包括需求预测模型、公交模型、OD矩阵推算、路径模型、路网分析模型、物流模型等。
1(“四阶段法”交通规划模型? 出行产生/吸引模型交叉分类法:交叉分类法是根据一定的社会经济特点将一个城区的人口划分为若干类型。
然后，经验地估计每种类型的家庭或出行者的平均出行率，由此产生的出行率表，可用于预测该研究区的出行产生量。
回归分析模型:普遍采用两种回归分析模型。
第一种，使用以交通小区为标准的集计数据，将每个家庭的平均出行量作为因变量，小区特征属性的平均值作为说明变量(自变量)。
第二种，使用以单个的家庭或出行者为标准的非集计数据，以每个家庭或出行者的出行量作为因变量，家庭和出行者的特征属性作为说明变量(自变量)。
离散选择法: 离散选择法是使用非集计的家庭或单个出行者的数据估算它们的出行概率。
再将所得的结论集计起来即为预测的出行产生量。
? 产生/吸引平衡模型保持出行产生量不变:保持出行产生量不变，调整出行吸引量，使得吸引总量与产生总量相等。
保持出行吸引量不变:保持出行吸引量不变，调整出行产生量，使出行产生总量与吸引总量相等。
用户指定出行总量系数:同时调整出行产生量和出行吸引量，使产生量和吸引量之和等于出行总量乘以用户给定系数之积。
用户指定的出行总量:同时调整出行产生量和吸引量，使产生量和吸引量之和等于用户给定的值。
? 出行分布模型1增长系数法:是通过对现有的矩阵乘以系数实现的(增长系数由未来的出行产生量除以出行现状的产生量计算得出的)。
在无法获悉路网交通小区间距离、出行时间或综合费用等信息时，常常使用该方法。
——常增长系数法——出行产生受约束的增长系数法——出行吸引受约束的增长系数法——全约束增长系数(Fratar福来特法 )重力模型:主要的原理——两个地区之间的空间交流量与出行产生量/吸引量的乘积成正比，与两地之间的交通阻抗成反比。
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流程
❖ 1 出行生成——目的是预测各交通小区产生或吸引的 出行量。输出结果是各小区不同出行目的出行产生量 和吸引量的平衡值。此过程中，产生和吸引是完全分 开的，直到出行分布过程两者才成为完整的出行。
❖ 2 最短路径矩阵计算——通过运用路段阻抗，计算最 短路径矩阵。输出结果是各种交通方式最短路径出行 时间矩阵，该矩阵可以作为出行分布或者方式划分的 输入文件。
❖ 3 出行分布——连接出行产生和出行吸引，需要输入 出行生成中的出行产生、吸引和最短路径出行时间矩 阵，输出结果是各种出行目的的出行P-A矩阵。
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流程
❖ 4 方式划分——将出行分布产生的所有出行划分为各种 可用交通方式的出行。输入的是出行分布所得的出行矩 阵，各交通方式的出行时间矩阵及服务特性，以及出行 者的一般特性。输出是各交通方式不同出行目的的出行 P-A矩阵。
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简介
TransCAD支持多种类型的交通需求模型
❖ 概略规划方法（Sketch planning methods） ❖ UTPS型的四阶段需求模型（UTPS-Style four-step
demand models) ❖ 高级非集计模型（advanced disaggregate modeling) ❖ 多路径选择模型（simultaneous models for multiple
练习－交叉分类法计算出行产生量
7、单击Rate Table Fields滚动列表中的[Avg Car/HH]。 8、从Zone Data Field或Value下拉列表中选择[Auto/HH] 9、在Rate Table Field滚动列表中单击[Avg Inc/HH]. 10、从Zone Data Field或Value下拉列表中选择[Inc/HH] 11、单击OK来显示Store Output Table In对话框。 12、输入“MYPROD1”作为文件名，并单击Ok键。 13、单击Close关闭对话框，可以在Dataview中查看出行
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四阶段需求模型
❖ 出行生成（Trip Generation） ❖ 出行分布（Trip Distribution） ❖ 方式选择或分担（Model Choice/Split） ❖ 交通分配（Traffic Assignment）
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出行生成
出行生成阶段的目的是预测研究区域中的每一个小区产 生和吸引的出行数量。这个阶段仅仅关心每个小区产生 和吸引的出行数量，但不关心出行起讫点间的联系。 在交通出行发生预测过程中，任何基于家庭的出行被认 为是从家庭端产生的，任何非基于家庭的出行被认为是 从起始点产生的，而任何以家庭之外的活动场所为目的 地的出行被认为是被该场所吸引。
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出行产生
出行目的
交通出行是多样的，它反映了人们在工作和非工作活 动中追求多样性的出行活动。为了分析需要，根据出 行目的分类分成几组；这种方法虽然降低了所追求的 活动的多样性，但这很大程度上简化了模型开发。
❖ 基于家庭的工作出行（HBW） ❖ 基于家庭的其他出行（HBO） ❖ 基于家庭的非工作出行（HBNW） ❖ 非基于家庭的出行（NHB） ❖ 非基于家庭的其他出行（NHBO）
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出行产生
出行产生建模的三种数学工具模型：
❖ 交叉分类法（Cross-Classification） 快速反应法（出行率法）
❖ 回归分析法（Regression） ❖ 离散选择模型(Discrete Choice Models)
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出行生成
交叉分类法
交叉分类法按照一定的社会经济特性将城市中的人口 划分成几种类型。然后，每个分类中每个家庭或个人 的平均出行产生率按经验或抽样调查确定。这就产生 一个连接表用于预测出行产生。 特点是可解释性强，因为其分析过程都是解析的。 缺点是不全面。
交Transport Planning
TransCAD5需求模型
邹志云 教授
交通运输工程系
内容提要
❖简介 ❖ 四阶段需求模型
▪ 出行发生（Trip Generation） ▪ 出行分布（Trip Distribution） ▪ 方式选择和分担（Model Split） ▪ 交通分配（Traffic Assignment）
3、从Zone Data下拉列表中选择MCD 4、从Zone or Subzone by目录中选择Households。 5、从Trip Rate Table下拉列表中选择VMT_CRCL 6、选择Trip Purpose滚动列表中的所有的三个出行目的
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练习－交叉分类法计算出行产生量
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出行生成
❖ 出行产生（Trip Production） ❖ 出行吸引（Trip Attraction） ❖ 出行平衡（Trip Balance） ❖ 出行生成快速响应方法(QRM)
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出行产生
出行产生阶段的目的是：按目的分类估算每个小区产生 或始于小区出行的总量。出行产生通过确定的单个人或 小区、交通运输网络的特性所产生的出行频率来实现。
choices) ❖ 甚至由规划与交通工程师自己开发的交通分配模型
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简介
TransCAD适用于
❖ 城市出行（交通）需求预测 ❖ 地区出行（交通）需求预测 ❖ 省级客、货流规划 ❖ 国家级客、货流规划 ❖ 国际级客、货流规划
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学习内容
❖ 四阶段法的四个组成部分以及一些中间部分 1 出行生成--第1阶段 2 最短路径矩阵计算--通过运用路段阻抗 3 出行分布--第2阶段 4 方式划分--第3阶段 5 PA到OD的转换 6 交通分配--第4阶段
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练习－交叉分类法计算出行产生量
1、选择File－Open Workspace,然后在练习指南文件夹中 打开Cross Classification.WRK。TransCAD显示 Vermont MCD的地图和一个交叉分类表
2、选择Planning－Trip Productions－Cross Classification显示交叉分类对话框
❖ 5 PA到OD——为满足交通分配的输入，将出行P-A矩阵 转化为起点-终点出行矩阵。该步骤输出结果是各种交 通方式的起终点出行矩阵。
❖ 6 交通分配——该模型将PA到OD的输出结果(起终点出 行矩阵)作为输入数据。OD对之间的交通流将加载到以 出行时间或者不同阻抗路径为基础的路网上。输出结果 是网络中各路段的流量和出行时间等指标。