第7讲 运输规划与优化

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❖ 预测就是指物流运输活动中可能产生的运 输流量、流向等数据的一种预示或估计。
❖ 在物流运输、配送等实际运作活动中,许 多决策问题能否有效地开展,都依赖于预测 质量的好坏。如配送网络设计,运能规划等。
2.1 预测概述
交通流预测就是根据客观事物(交通 流)的过去和现在的发展变化规律,借助 科学的方法和手段,对交通流的发展趋势 和状况进行描述、分析,形成科学的假设 和判断。
1、运输规划的发展 ______我国
(1)20世纪70年代末~80年代初
开始探讨我国综合交通规划的理论与方法:国内几 十个大城市开展了大规模的运输调查,利用计算机 技术进行调查数据的统计和交通特征分析,运输规 划迈开了定量化的第一步。
(2)20世纪80年代中~ 90年代初
将运输规划的四步模型理论与方法,交通预测技术 应用到实际的道路运输规划中,运输规划开始了定量 与定性相结合的一步。
点j吸引的运输量 Ai 成正比,同时与两点之间的 距离 Rirj 成反比。即:
tij
k
Gi • Aj Rirj
(7-4)
上式为线性函数,可用线性重回归分析求各系 数。
3.3 运输方式选择
运输方式选择要素:运输成本、运输时间、运载
量、灵活性等因素,但主要的就是运输的成本与时间
之间进行权衡。 方式选择的定量模型:集计模型 和 非集计模型。 其中使用较多又比较成熟的是非集计模型中的
3、交通运输规划模型
随着计算机技术的提高与应用,交通运输规划模型也得 以不断的发展与创新,并逐步应用于处理和解决复杂的交通 实际问题。
特别是智能型交通运输规划中的智能就是以模型体系为 核心的,其中现代化的规划方法和科学的决策体系是以规划 模型和决策模型为基础的。
___四步交通规划模型(典型方法)
四步规划模型
一、 移动平均预测法
移动平均法的基本思想是:每次取一定周期长度的观察值 的平均值,并按时间次序逐次推进,每增加一个时段时,就去 掉前一时段的数值,再计算平均值。
移动平均法用最近几期的平均数来预测下一期的可能值, 既可以消除或减少随机变动的影响,又能发现数据的演变趋势。
若资料数据单纯围绕某一水平作随机跳动,宜采用一次移 动平均数法;若资料具有持续的线性增长(或下降)趋势时, 宜采用二次移动平均数法。
2.4 预测方法的比较与选择
名称
定性预测法 时间序列预测法 一元线性回归预测法 多元线性回归预测法
非线性回归预测法
范围 短、中、长期
短、中期 短、中期 短、中期
短、中期
适用情况
需做工作
对缺乏历史统计资料 或趋势面临转折的事 件进行预测
需做大量的调查研究 工作
只适于进行短期预测
只需要时间序列历史 数据
Logit模型。Logit模型的理论基础是数理统计理论与
经济学理论。
3.4 路径分配
根据不同运输路径(线路)上的不同运输 成本、不同运输时间函数来进行合理分配运 输流量。
路径分配主要包括:运输流量分配与运输 路径(线路)选择两个方面。
常见的两种路径分配方法:
① 0-1分配法
② 增量分配法
(1)0-1分配法
___交通运输规划的任务
❖ 从整体与长远利益出发,统筹兼顾,因地 制宜,正确配置运输资源和运输网点,最大限 度地满足地区经济和社会发展对运输生产的需 要;同时,还要使交通运输的布局合理,比例 协调,高速发展,为社会经济和居民提供优质 的运输生产环境、生活环境和生态环境。
❖ 具体包括以下内容:
❖ (1) 模拟、分析规划区域的经济活动及有关交通运 输活动的现状,了解交通运输问题的症结。
源自文库四步规划模型的四个步骤与组成:
① 生成 → 计算交通量 ② 分布 → OD分布矩阵 ③ 方式选择 → 细分交通流(方式分担) ④ 路径分配 → 形成线路网
3.1 交通量的生成
根据所研究对象地区(交通辐射区)的 交通出行特性直接进行测算,求得各个交 通辐射区产生或吸引的交通总出行量。
主要测算方法:增长率法、函数法
自变量与因变量之间 需费大量时间为两个
存在线性关系
变量收集数据
因变量与两个或两个 需费大量时间为所有
以上的自变量之间存 变量收集历史数据,
在线性关系
需借助于计算机计算
因变量与一个或多个 自变量之间存在某种 非线性关系
需收集历史数据,并 用几个非线性模型试 验,需借助于计算机 计算
2.5 时间序列预测法
0-1分配法有两个特点:第一个特点:不考虑拥 挤对运输时间的影响,即认为所有路段上的运输时间 都是不随路段上交通流量的大小而变化的常数;第二 个特点:认为同一组OD的所有驾驶员都选择完全相同 的路线。
因此,0-1分配法主要计算是寻找最短路径。0-1 分配法十分简单但却很近似。因此,在道路稀少的偏 远地区的交通量分配中可以采用这种方法,一般城市 道路网的交通量分配不宜采用这种方法。
第7讲 运输规划与优化
1、运输规划的理论与模型 2、综合运输规划 3、货物运输需求的预测方法 4、运输优化的数学模型与应用
1、运输规划的发展 ______欧美发达国家
(1)20世纪60年代以前 机动车OD调查→来预测未来的机动车交通需求,进行 道路规划(底特律的大都市圈交通调查、芝加哥都市圈交通规划) (2)20世纪60年代以后 个体/大运量的运输工具之间的平衡→以路线及道路网 为对象的全面分析,进行道路规划(补充联邦道路法)
___什么是交通运输规划?
❖ 交通运输规划是在一定地区范围内对整个交通运输系统进 行总体的战略部署。
❖ 它以国家和地区的国民经济和社会发展长期计划为指导, 以区域内的自然资源、社会资源和现有的技术经济构成为依 据,研究确定交通运输系统的发展目标、方向、规模和结构, 合理配置交通运输网络,使交通运输系统能与国民经济的其 他系统协调发展,获得最佳的经济效益、社会效益和生态效 益,并为国民经济和广大人民群众的生产和生活创造最有利 的交通运输环境。
时间序列预测法是一种利用包含相对清楚而又稳定关 系和趋势的数据统计方法,展示了事物在一定的时期内 的发展变化过程,考虑到事物发展的历史继承性,可以 通过选择适当的模型形式和模型参数,运用惯性原理对 事物未来的发展趋势进行预测,称为时间序列预测。
时间序列被用于识别产生季节因素的数据系统变量、 周期变化模式、趋势值、趋势增长率。
(3)20世纪90年代~今
侧重于运用定量的科学技术进行规划方案的分析、指 导设计。国内运输规划在调查方法、数据分析、模型 精度、预测技术、战略研究、规划的层次划分、交通 设计方面进行了广泛的探索研究。
❖ 2、交通运输规划的基本理论
❖ (1)交通运输规划的概念 ❖ (2)交通运输规划的分类 ❖ (3)交通运输规划的任务 ❖ (4)交通运输规划的依据 ❖ (5)交通运输规划的目标 ❖ (6)交通运输规划的内容
❖ (7) 能源的利用情况与开发趋向; ❖ (8) 生态环境面临的问题与改善的途径。
___交通运输规划的目标
❖ 交通运输规划的总目标:
❖ 人畅其行、货畅其流、物尽其用,充分地满足 社会和经济发展对交通运输的需求。
❖ 即:居民出行安全、方便、准时地到达目的地, 货物运输快速、简捷、经济地送达需求地。
___交通运输规划的分类
❖ 1.按规划区域空间范围划分 ❖ 国土交通运输规划 ❖ 地区交通运输规划 ❖ 城市交通运输规划 ❖ 2.按规划期长短划分 ❖ 长期交通运输规划 ❖ 中、短期交通运输规划
❖ 3.按运输方式划分 ❖ 公路运输规划 ❖ 铁路运输规划 ❖ 水路运输规划 ❖ 航空运输规划 ❖ 多种运输方式综合规划 ❖ 4.按运输对象划分 ❖ 货物运输规划 ❖ 旅客运输规划
3.5 四步规划模型的应用
在实际应用中,通常采用抽样调查的办法得
到OD矩阵,并与相关的发展政策、项目规划挂钩 起来。这种方法通常被称为非完全矩阵法。非完 全矩阵法不是将全部的交通流分配到路网上,与 完全的现场OD调查得到数据会有一个区别。
第2节 综合运输规划
1、 综合运输规划的概述
综合运输即多种运输方式综合协调发展 的运输体系。其规划就是确定综合运输体 系的发展目标,并设计达到该目标的过程。
2.2 预测程序
2.3 交通流预测方法的分类
1、判断预测技术__定性预测 在一种有组织的形式下,搜集各个人对分析过程所作的
判断,然后进行预测。 2、时间序列预测__定量预测
基于事物发展具有历史继承性这一规律而进行。(移动 平均预测法、指数平滑预测法等) 3、因果预测技术__定量预测
从预测对象同其制约因素之间的因果关系着手进行预测。 这类方法注重研究外因对事物发展变化的影响。(回归分析 预测法、计量经济模型预测法等)
❖ (2) 预测国民经济、交通运输的发展趋势。 ❖ (3) 分析各种运输方式的相互关系及其相互作用,并
考虑各种限制条件。 ❖ (4) 制定先进的交通运输规划,提供经济、可行的实
施方案。
___交通运输规划的依据
❖ (1) 国家的相关政策、方针,以及投资保证; ❖ (2) 规划范围内的经济发展现状及未来趋势,
随后,运输需求分析出现了两大发展方向:
① 解释城市土地利用和出 行活动间关系的城市运输
需求模型;
② 贝克等人将一般经济的需 求和供给的微观形式用于
运输中,很明确的构造运 输需求和供给间的平衡。
3、综合运输规划的一般步骤:
① 建立综合运输规划的目标和任务 ② 确定综合运输系统的各个组成部分 ③ 建立各组成部分间相互作用的模型 ④ 分析、评价综合运输规划方案 ⑤ 建立进行工程项目决策的必要框架(实施)
(2)增量分配法
增量分配法是一种近似平衡分配法。这种方法 的基本思路:将OD运输量平分成若干等分,循环地 分配每一等分的OD运输量到网络中。每一次循环分 配一等分的OD交通量到相应的最短路径上,每循环 分配一次重新计算并更新各路段的运输时间,然后 按更新后的运输时间重新计算并更新各路段运输时 间,然后按更新后的运输时间重新计算网络各OD间 的最短路径。下一循环中按更新后的最短路径分配 下一等分的OD运输量。
增长率法
把现在的不同分区生成的交通量Ti与到预测 时点的增长率Fi相乘,从而求得各分区的交通生
成量 Ti ,

Ti' Fi • Ti
(7-1)
Fi i • i
(7-2)
i 、 i分别表示人口增加率,每人平均拥有自行车数量的增长率
3.2 交通分布
在交通的分布阶段,主要是预测交通生 成量的来源和去向。
主要包括运输需求预测、运输供给方案的 设计、评价和选择等。
2、综合运输规划的发展
考尔(Kohl,1850)研究了资源的地区分布与运网形状 间的关系。
重力模型的最早形式是莱文斯(Ravensteina, 1895) 在研究城市间人口迁移方式时提出的。
雷利(Reilly,1929)对零售重力模型的研究。 斯托芬(Stouffer,1948)对空间互作用模型的研究。 济普(Zipf,1946)对城间出行重力模型的研究。
一个简单的OD表如下:
交通量分布预测是指给定发生交通量 Gi 和 吸引交通量 Aj ,对于全部OD求i、j之间的
分布的运输量 tij 。
对运输量分布预测的方法:增长率法和构
造模型法(重力模型)。
重力模型是模拟物理学中万有引力定律
而开发出来的运输分布模型。此模型假定i、j间
的分布运输量 tij 与起点i发生的运输量 Gi 和终
4、综合运输规划的一般方法
综合运输规划方法一般分为三类: (1)运输需求规划法 (2)单一运输方式规划法 (3)综合运输规划法
案例分析
第3节 货物运输需求预测
1、运输需求预测
运输需求预测
运输服务需求的预测 设施供给需求的预测
——需求预测模型就是为了确定并说明 变量和交通流量间的关系。
2、运输需求预测技术与方法
规划期内的发展速度和规模及对运输的需求; ❖ (3) 规划区域内人口的分布、增长; ❖ (4) 土地的利用状况及城市总规;
❖ (5) 现有的交通状况;如车辆利用率、道路的 通畅度、负荷度、安全度、停车场的分布、管 理与控制的水平以及经济效益等
❖ (6) 在规划期内,车辆、道路与交通方式和运 输能力的发展趋势;
❖ 我国交通运输发展的长期目标:
❖ 建立客运快速化和货运物流化的智能型综合交 通运输体系。
___交通运输规划的内容
❖ (1) 交通调查(国民经济调查 、 土地利用调查、OD调查) ❖ (2) 交通运输现状分析 ❖ (3) 交通运输需求预测 ❖ (4) 交通运输规划 ❖ (5) 交通运输规划方案的评价
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