引言

交通在城市化发展中发挥了重要作用，有力地支撑了社会经济的发展，近年来，随着经济的快速发展，交通也受到了一定的压力，在繁荣的基础设施中，高速公路路在地面交通中发挥了极其重要的作用，我国高速公路的规划和建设在交通系统中发挥着重要作用。交通预测是一种研究方法，考虑交通发展的变化和模式、经济和社会因素，包括该地区的历史和现状，预测未来的交通量。20世纪60年代后期，日本提出交通发生、交通分布、交通方式划分和交通分配的四阶段法^[1]；考虑交通量与社会经济之间的关系，弹性系数应运而生，廖朝华^[2]提出未来运输弹性系数提高预测准确性。本文以徐淮阜高速公路宿州段为研究对象，运用四阶段法进行未来交通量预测，为项目建设提供支撑，有效控制项目经济投资，为相似的工程提供参考。

1.基本思路以及预测方法

项目起于宿州市萧县与江苏省徐州市交界处，自东北向西南依次与S238、S302和G311交叉，经萧县县城西侧向南延伸与 G30 连霍高速交叉后，终于萧县与淮北市相山区蒋李庄村市界处，路线全长约 39.855 公里，是徐州至淮北至阜阳高速公路的重要组成部分。项目的建设将在徐州市、萧县和淮北市间形成一条快速通道，填补了萧县和淮北市西部地区的高速公路空缺，在改善区域对外出行条件方面，特别是完善萧县北高铁站、淮北凤凰新区等重要节点的对外通达条件具有重要的意义。

交通量预测是一个重要的交通规划工作，它通过收集机动车起讫点的数据，采用四阶段法进行预测。首先，通过对各个影响区的增长率进行研究和分析，可以预测未来交通量的发生和集中情况。在预测交通量的分布方面，Fratar模型通过考虑交通流的分配规律和道路网络的特点，能够预测交通量在不同路段和交叉口的分布情况，有效地分析和预测道路网络中的交通状况。最后，在对交通量进行分配时，多路径-容量限制分配法通过考虑道路容量限制和交通流的路径选择，将交通量合理地分配到各个道路上。它能够避免交通拥堵和道路资源的浪费，将交通量合理地分配到道路网络中，以提高整个交通系统的效率和运行质量。通过收集和研究社会经济和运输数据，分析我国社会经济与交通的关系，充分考虑交通未来发展的影响，通过预测未来经济发展水平，可以为研究交通可持续性提供一个基础。这包括对各种交通方式的评估，以确定它们是否能够在未来继续维持可持续发展，并在每个交通社区中预测交通集中。这种综合方法可以更全面地考虑不同交通方式之间的影响，以及未来路网变化对交通流量的影响。

2.交通量预测

（1）汽车交通量弹性系数

弹性系数^[3]是基于交通运输与经济社会之间相互作用关系建立的函数模型，其定义为：

                 (1)

式中：经济指标主要采用地区生产总值；交通运输指标主要采用民用汽车拥有量、客货运量或通道断面交通量等。预测结果见表1。

表1交通增长弹性系数预测

（2）未来交通发生集中增长率预测

根据经济及弹性系数预测^[4]结果，未来客、货车交通量增长率由下式计算：

                            (2)

                            (3)

式中：、为未来相关区客、货车交通量增长率(%)；、为未来相关区客、货车交通对GDP的弹性系数；E为未来相关区GDP增长率(%)。

（3）交通发生集中预测

未来各相关区各车型发生、集中量预测计算公式如下：

                         (4)

                         (5)

式中：P、p为为第 n 年和基准年相关区客（货）车发生交通量；A、a为第 n 年和基准年相关区客（货）车集中交通量； n为预测年数。

（4）交通量分布

本报告采用Fratar模型^[5]进行交通分布预测。Fratar公式如下：

                   (6)

                           (7)

                            (8)

式中：、为未来年和基准年i区与j区之间的交通量；；、为i区当前和未来之间的增长系数、j区当前和未来之间的增长系数。

由于上式计算出的一般不会满足约束条件, ，因此需进行反复迭代计算，即经第一次计算，得出

                          (9)

                         (10)

再用下式计算第二次近似值：

                     (11)

经过K+1次迭代计算，使、收敛到1，处于平衡。

根据基准年当前汽车出行OD表和未来各相关区发生集中交通量预测结果，再通过以上计算，得到未来各特征年交通小区趋势性汽车出行预测OD表，有助于对未来交通流量和出行趋势进行更详细和准确的预测与规划。

（6） 交通量分配

在网络交通分配中，采用多路径——容量限制交通分配方法^[6]。

路阻函数是决定交通分配的一个核心要素，它对道路上的车辆行驶速度和通行能力产生直接影响。在这份报告中，选择采用广义费用作为衡量道路阻碍的指标，这个指标三个主要部分组成，分别为由路段行驶时间转换的等价费用、运输成本和收费额。建立模型如下：

                     (12)

式中：r为路段费用；t为行驶时间；为驾驶员时间价值判断参数；为运输成本；f为收费额。

基于我国已建成的部分高速公路和其相关道路的资料及历史交通量统计数据，通过详细分析和计算，在表2中确定了本项目未来特征年的值。

表2 未来特征年的值

综合考虑各种车型的影响来计算路阻函数， 

                      (13)

式中：为由 式计算得出的某种车型的路阻；为此种车型所占比例；n为车型种类数。

多路径概率分配法通常采用Logit型的概率分配模型，它是根据Logit概率分布假定建立的。模型如下：

                       (14)

式中：为第k 条路径的分配概率；为转移参数（按照有关研究资料，对本项目q 按 3.3 计取）；n为可供选择的出行路径条数；、为第k、i条路径的路段阻抗（广义费用）。

通过以上交通分配方法分别得出本项目趋势型交通量预测结果。

3.交通量预测结果

本项目最终交通量预测结果如表 3所示。

表3本项目最终交通量预测结果 （单位：辆/日，小客车）

4.结束语

根据项目的最终交通量预测结果显示，该项目建成通车后，截至2025年全段的交通量预计为11769辆小客车/日。而到项目预测的末年(2044年)，交通量预计将达到41710辆小客车/日，总的来说，这些预测结果表明该项目的交通量将在未来几十年内不断增加，因此需要建设符合双向四车道标准的高速公路来满足交通需求。为了得出这些预测结果，使用了"四阶段法"进行分析。首先，采用增长率法来预测各影响区发生和集中交通量。接着，使用Fratar模型来预测交通量的分布情况。最后，使用多路径-容量限制分配法来有效地分配交通量。这些方法的应用为高速公路的建设方案提供了有效的帮助。

参考文献

[1] Profillidis, V.A. and G.N. Botzoris, Chapter 7 - Econometric, Gravity, and the 4-Step Methods, in Modeling of Transport Demand, V.A. Profillidis and G.N. Botzoris, V.A. Profillidis and G.N. Botzoris^Editors. 2019, Elsevier.

[2] 廖朝华. 公路交通量预测研究[D].武汉理工大学,2002.

[3] 王显志,刘峰.高速公路交通量预测差异原因分析[J].公路,2023,68(03):27

3-277.

[4] 李鲁玉. 新建高速公路远景交通量预测模型研究[D].东南大学,2020.

[5] 徐锦强,林宇洪,丁艺.基于Fratar模型的交通分布预测系统设计[J].山东交通学院学报,2011,19(02):30-35.

[6] 王文静,敬明,刘冬梅等.基于LOGIT模型和BPR阻抗函数的容量限制-多路径交通分配研究[J].公路交通科技,2012,29(S1):81-85+134.