道路交通需求与通行能力匹配性判别方法研究

2012年 第6期 物流工程与管理

交通运输

第34卷 总第216期 LOGISTICS ENGINEERING AND MANAGEMENT doi:10.3969/j.issn.1674-4993.2012.06.041

□ 夏 晶

道路交通需求与通行能力匹配性判别方法研究

（中交第二公路勘察设计研究院有限公司市政院，湖北 武汉 430052）

【摘 要】城市化和机动化进程的推进，使得城市道路交通需求与通行能力的失衡矛盾日益突出，直接导致城市交通问题的产生。文中提出一种简化的城市道路交通需求计算模型，即根据调查所掌握的交通量推测路段交通需求，提出分析城市道路通行能力一般方法；选取三个交通需求与通行能力匹配性判别指标，运用层次分析法进行加权处理，得出匹配模型。接着运用该匹配模型对武汉市友谊大道隧道进出口周围路段的交通需求与通行能力进行匹配性判别。

【关键词】交通需求；通行能力；层次分析法；匹配性判别

【中图分类号】D631.5 【文献标识码】 B 【文章编号】 1674-4993（2012）06-0097-03

Study on Discrimination Method for Road Traffic Demand and Capacity Matching Ability

□ XIA Jing

(CCCC Second Highway Consultants CO.,Ltd ,Wuhan 430052,China)

【Abstract】With the advancement of urbanization and motorization process, urban road traffic demand and capacity imbalances become increasingly prominent, that led directly to the urban transport problems. This paper presents a simplified urban road traffic demand computing model, using survey traffic volume to speculate road traffic demand, giving a general approach to the analysis urban road capacity. Three traffic demand and capacity matching discriminant indicators are selected and weighted by AHP to get matching model. Then use the matching model to match and discriminate the traffic demand and capacity of the section around the tunnel import and export of Youyi Avenue，Wuhan.

【Key words】traffic demand; traffic capacity; AHP; matching discriminant

当前，我国各大城市交通供求不平衡的矛盾已经日益凸现，政府加大力度提高道路通行能力，却反过来同时刺激了交通需求，交通量不断增加，经过一段时间后，又出现了新的不平衡。事实上，交通供给不足便会压抑市民的出行需求，造成市民的普遍不满；交通供给过剩则会带来城市资源的极大浪费，偏离管理部门合理引导交通发展的初衷，甚至会引起新的交通混乱。研究道路交通需求与通行能力匹配性不仅可以解决这一问题，还可以确定城市道路建设的合理规模及合理建没模式，为城市道路路网规划、工程可行性研究、城市道路没计、建设后评估等方面提供更为科学的理论依据。 1 国内外研究现状

城市道路供求的平衡发展是中国各大城市的决策管理部门十分关注的问题，针对这个问题国内外学者进行了大量的分析和研究，也获得了很多宝贵的经验和研究成果，但基本上还处于起步阶段，许多人直接分析城市道路交通一些重要的参数指标，如路段交通饱和度、路段平均行车速度、交叉口的平均延误、社会满意度等反映交通供需之间匹配关系 ，从侧面评价通行能力与交通需求的匹配程度，但这些数据缺乏直接的理论基础

[1-5]

[6]

等人采用匹配指数来判别交通需求与通行能力匹配性，匹

配指数即为道路通行能力与交通需求的比值。根据所得的具

[7]

体匹配指数判别城市道路需求与供给的平衡状况；李焰在

探讨道路通行能力与需求匹配特性的基础上,用BP神经网络理论建立一种交通匹配预测模型，该模型发挥神经网络的优势，对数据并行处理和分布存储，通过训练、学习产生一个非线性映射,自适应地对数据进行预测，并通过相关数据实验证明,该神经网络模型有较高的精度,并有较好的适用性；赵

[7]

升等认为城市道路网容供需平衡状况是通过城市道路网容

量供需差比例系数E来判断的。 2 匹配性判别模型 2.1 交通需求

交通需求预测作为交通规划的核心内容之一,是城市规划必不可少的前提,也是确保交通规划符合未来发展状况的重要条件。长期以来,人们为有效地预测交通需求进行了不懈的努力,并基于多种理论开发出为数众多的交通需求计算模型。四阶段法是迄今为止用得最为广泛的交通需求计算模型，已经进入成熟阶段，但鉴于四阶段法过于复杂的调查程序和计算程序，以及研究条件的限制，本文采取简化的交通需求计算方法，即利用对路段交通量的调查汇总，考虑各种需求

。

在此基础上，有些学者提出了具体的评价方案。李旭宏

【收稿日期】2012-05-12

【作者简介】夏 晶（1984-），女，武汉人，硕士，中交第二公路勘察设计研究院有限公司市政院，研究方向：路桥。

98 物流工程与管理 第34卷 影响因素估测路段交通需求。

具体计算公式如下

式中：v：时间平均车速，km/h；vi：第i辆车的地点

车速，km/h；n：观测时间内观测的车辆数。

DV （1） 式中：

车流运行速度大小在很大程度上反映了道路通行状况，决定了道路的通畅与否，用时间平均车速对道路交通需求和通行能力进行匹配性判别具有现实意义，当车流运行速度较高时，表明道路较通畅，通行能力可以满足交通需求，匹配状况较好；当车流运行速度较低时，表明道路车流运行较拥堵，交通需求大于道路通行能力，匹配状况较差。因此，选取时间平均车速作为匹配的一个指标。

③平均行程延误

行程延误是指车辆通过某一路段的实际时间与计算时间之差，其中计算时间是指车辆在交通顺畅的条件下以畅行速度通过该路段的时间。计算公式如下：

D——道路交通需求

V——实际运行交通量

——交通需求影响因素折合系数，取=0.9～1.2

2.2 通行能力

根据我国《城市道路设计规范》基本通行能力的计算指出：在城市一般道路与一般交通条件下，并在不受平面交叉

[5]

口影响时，一条机动车道的可能通行能力按下式计算

NP3600/ti （2）

式中：NP------单车道路段基本通行能力（pcu/h） (s/pcu)

ti--------连续车流平均车头间隔时间 不受平面交叉口影响的机动车道设计通行能力计算：

NmacNP （3）

d

1 (ta-tb) （6）n

其中：

式中：Nm-------单车道路段设计通行能力（pcu/h）

ac-------机动车道通行能力的分类系数，具体参考数

表1 机动车道通行能力分类系数

ta

LvaLvb

（7）

值见下表所示：

tb

支路 0.95

（8）

道路分类 快速路 0.75

主干路 0.85

次干路 0.90

ac

式中：

s；tb：通过某一路段的计划时间，s；L：选取路段长度，m；va：通过某一路段的实际车速，km/h；vb：通过某一路段的计划车速，km/h，取值根据美国HCM给出的城市干道自由流速度范围： 2.3.2 层次分析法

基于以上分析指标，采用层次分析法进行指标权重分配及计算。

按上述的通行能力值是理想结果，各路段上的车速是随着道路纵坡、弯道以及车辆和行人的不同干扰程度而变化的。对整条道路来说，他的通行能力则被最不利地段上的通行能力所限制。此外，各车道的不同行车状况和交叉口绿灯等也影响道路路段通行能力。因此，路段可能通行能力必须考虑各因素的折减系数。 2.3 匹配性判别模型 2.3.1 匹配指标

①匹配指数

匹配指数是道路交通需求与道路通行能力的比较关系表征,反映两者协调的状况。认为城市道路网容量供需平衡状况是通过城市道路网容量供需差比例系数来判断的。

d：平均行程延误，s；ta：通过某一路段的实际时间，

(CD)/D （4）

式中:

——为城市道路供需差比例系数；C——为城市道路

实际容量,即道路通行能力；D：为城市路网交通需求。实现城市路网容量供需平衡,最理想的情况是城市路网容量交通供给等于交通需求量,即C = D, =0。

②时间平均车速

时间平均车速是指车辆通过道路某断面时，观测时间内地点车速观测值的算术平均值，简称平均车速，计算公式如下：

第6期 夏 晶：道路交通需求与通行能力匹配性判别方法研究 99

A3

0.11

0.32

0.28

0.17

3.2.3 平均行程延误

表6 平均行程延误

车流方向南向

实际速度计划速度

北向

实际速度

28.5835.0552.8

57.78

5

速度（km/h） 计划速度

52.8

34.53

3

平均行程延误（s/km）

匹配级别

根据总体优先级向量可知，匹配性指数指标的总体优先级为0.54，时间平均车速指标总体优先级为0.29，平均行程延误指标的总体优先级为0.17。 3 实例分析及评价

本文以武汉过江隧道与友谊大道交织出入口为实例。武汉过江隧道全长3630米，双洞双向四车道，南通友谊大道。 3.1 交通调查

对过江隧道友谊大道进出口流量进行实地调研，结果如下表所示：

表3 调查流量

时间 8:30-8:35 8:35-8:40 8:40-8:45 8:45-8:50 8:50-8:55 8:55-9:00 9:00-9:05 9:05-9:10 9:10-9:15 9:15-9:20 9:20-9:25 9:25-9:30 合计（辆/小时）

向南车辆数（辆）

338 321 322 331 313 359 363 345 342 341 307 360 4042

向北车辆数（辆）

495 444 472 526 488 463 517 511 504 506 551 477 5954

匹配指标

南向

匹配级别

北向

4 3

3.2.4 匹配级别汇总

表7 匹配级别汇总

匹配性指数

时间平均车速

3 4

平均行程延误

3 5

加权平均

3 4.17

由结果可知，南向交通需求与通行能力基本匹配，道路处于饱和状态，路况比较稳定。而北向交通需求明显超过通行能力，道路状况比较混乱，在高峰小时时间段内甚至有可能行程排队，主要是由于进入隧道车流堵塞形成的排队影响至主干道直行车流，该路段交通需求与通行能力匹配状况较差。 4 结论

本文旨在构建城市道路交通需求与通行能力匹配性标准，分析城市道路规划建设合理规模和供需平衡对策，建立了一套交通需求与通行能力匹配性判别方法，并运用上述方法对武汉市过江隧道出入口对友谊大道交通状况影响程度进行了判别，结果表明南向隧道出入口引导设置较为合理，而北向由于进出口相隔距离过短，并且由于采用环形引道，导致该侧交通状况较差。

[参考文献]

[1] 张建军. 交通供需非均衡程度测定方法研究[D].长沙理工

大学,2008.

[2] 牛虎. 四阶段法交通需求预测的局限与非集计模型的发

展[J].北京交通大学,2007-11-12.

[3] Ben-Akia M, Lerman A. Discrete choice analysis:Theory and

Application to Travel Demand [M].MIT Press,1985. [4] 许旺土,宋瑞,林建新,李之红.基于用地性质的交通需求遗

传算法模型研究[J].北京交通大学,2007.

[5] 张亚平,裴玉龙．道路通行能力研究现状及发展综述[J]．交

通运输工程学报,2002,02．

[6] 李旭宏，田锋，顾政华.城市道路网供求分析技术[J].东南

大学交通学院,2002-06.

[7] 李焰.基于神经网络的道路通行能力与交通需求匹配度判

别研究[J].武汉理工大学智能交通系统研究中心,2009-06. [8] 赵升，王淑敏，熊天文．城市道路网容量供需模型及平衡

分析[J]．交通标准化，2004,(7).

3.2 分析计算 3.2.1 匹配性指数

表4 匹配性指数

交通需求

车流方向

pcu/h

南向 北向

4446.20 5656.30

pcu/h 4049.12 4665.10

-0.09 -0.18

3 4

通行能力

匹配性指数

匹配级别

3.2.2 时间平均车速

表5 时间平均车速

车流方向 南向 北向

时间平均车速

35.05 28.58

匹配级别

3 4

2012年 第6期 物流工程与管理

交通运输

第34卷 总第216期 LOGISTICS ENGINEERING AND MANAGEMENT doi:10.3969/j.issn.1674-4993.2012.06.041

□ 夏 晶

道路交通需求与通行能力匹配性判别方法研究

（中交第二公路勘察设计研究院有限公司市政院，湖北 武汉 430052）

【摘 要】城市化和机动化进程的推进，使得城市道路交通需求与通行能力的失衡矛盾日益突出，直接导致城市交通问题的产生。文中提出一种简化的城市道路交通需求计算模型，即根据调查所掌握的交通量推测路段交通需求，提出分析城市道路通行能力一般方法；选取三个交通需求与通行能力匹配性判别指标，运用层次分析法进行加权处理，得出匹配模型。接着运用该匹配模型对武汉市友谊大道隧道进出口周围路段的交通需求与通行能力进行匹配性判别。

【关键词】交通需求；通行能力；层次分析法；匹配性判别

【中图分类号】D631.5 【文献标识码】 B 【文章编号】 1674-4993（2012）06-0097-03

Study on Discrimination Method for Road Traffic Demand and Capacity Matching Ability

□ XIA Jing

(CCCC Second Highway Consultants CO.,Ltd ,Wuhan 430052,China)

【Abstract】With the advancement of urbanization and motorization process, urban road traffic demand and capacity imbalances become increasingly prominent, that led directly to the urban transport problems. This paper presents a simplified urban road traffic demand computing model, using survey traffic volume to speculate road traffic demand, giving a general approach to the analysis urban road capacity. Three traffic demand and capacity matching discriminant indicators are selected and weighted by AHP to get matching model. Then use the matching model to match and discriminate the traffic demand and capacity of the section around the tunnel import and export of Youyi Avenue，Wuhan.

【Key words】traffic demand; traffic capacity; AHP; matching discriminant

当前，我国各大城市交通供求不平衡的矛盾已经日益凸现，政府加大力度提高道路通行能力，却反过来同时刺激了交通需求，交通量不断增加，经过一段时间后，又出现了新的不平衡。事实上，交通供给不足便会压抑市民的出行需求，造成市民的普遍不满；交通供给过剩则会带来城市资源的极大浪费，偏离管理部门合理引导交通发展的初衷，甚至会引起新的交通混乱。研究道路交通需求与通行能力匹配性不仅可以解决这一问题，还可以确定城市道路建设的合理规模及合理建没模式，为城市道路路网规划、工程可行性研究、城市道路没计、建设后评估等方面提供更为科学的理论依据。 1 国内外研究现状

城市道路供求的平衡发展是中国各大城市的决策管理部门十分关注的问题，针对这个问题国内外学者进行了大量的分析和研究，也获得了很多宝贵的经验和研究成果，但基本上还处于起步阶段，许多人直接分析城市道路交通一些重要的参数指标，如路段交通饱和度、路段平均行车速度、交叉口的平均延误、社会满意度等反映交通供需之间匹配关系 ，从侧面评价通行能力与交通需求的匹配程度，但这些数据缺乏直接的理论基础

[1-5]

[6]

等人采用匹配指数来判别交通需求与通行能力匹配性，匹

配指数即为道路通行能力与交通需求的比值。根据所得的具

[7]

体匹配指数判别城市道路需求与供给的平衡状况；李焰在

探讨道路通行能力与需求匹配特性的基础上,用BP神经网络理论建立一种交通匹配预测模型，该模型发挥神经网络的优势，对数据并行处理和分布存储，通过训练、学习产生一个非线性映射,自适应地对数据进行预测，并通过相关数据实验证明,该神经网络模型有较高的精度,并有较好的适用性；赵

[7]

升等认为城市道路网容供需平衡状况是通过城市道路网容

量供需差比例系数E来判断的。 2 匹配性判别模型 2.1 交通需求

交通需求预测作为交通规划的核心内容之一,是城市规划必不可少的前提,也是确保交通规划符合未来发展状况的重要条件。长期以来,人们为有效地预测交通需求进行了不懈的努力,并基于多种理论开发出为数众多的交通需求计算模型。四阶段法是迄今为止用得最为广泛的交通需求计算模型，已经进入成熟阶段，但鉴于四阶段法过于复杂的调查程序和计算程序，以及研究条件的限制，本文采取简化的交通需求计算方法，即利用对路段交通量的调查汇总，考虑各种需求

。

在此基础上，有些学者提出了具体的评价方案。李旭宏

【收稿日期】2012-05-12

【作者简介】夏 晶（1984-），女，武汉人，硕士，中交第二公路勘察设计研究院有限公司市政院，研究方向：路桥。

98 物流工程与管理 第34卷 影响因素估测路段交通需求。

具体计算公式如下

式中：v：时间平均车速，km/h；vi：第i辆车的地点

车速，km/h；n：观测时间内观测的车辆数。

DV （1） 式中：

车流运行速度大小在很大程度上反映了道路通行状况，决定了道路的通畅与否，用时间平均车速对道路交通需求和通行能力进行匹配性判别具有现实意义，当车流运行速度较高时，表明道路较通畅，通行能力可以满足交通需求，匹配状况较好；当车流运行速度较低时，表明道路车流运行较拥堵，交通需求大于道路通行能力，匹配状况较差。因此，选取时间平均车速作为匹配的一个指标。

③平均行程延误

行程延误是指车辆通过某一路段的实际时间与计算时间之差，其中计算时间是指车辆在交通顺畅的条件下以畅行速度通过该路段的时间。计算公式如下：

D——道路交通需求

V——实际运行交通量

——交通需求影响因素折合系数，取=0.9～1.2

2.2 通行能力

根据我国《城市道路设计规范》基本通行能力的计算指出：在城市一般道路与一般交通条件下，并在不受平面交叉

[5]

口影响时，一条机动车道的可能通行能力按下式计算

NP3600/ti （2）

式中：NP------单车道路段基本通行能力（pcu/h） (s/pcu)

ti--------连续车流平均车头间隔时间 不受平面交叉口影响的机动车道设计通行能力计算：

NmacNP （3）

d

1 (ta-tb) （6）n

其中：

式中：Nm-------单车道路段设计通行能力（pcu/h）

ac-------机动车道通行能力的分类系数，具体参考数

表1 机动车道通行能力分类系数

ta

LvaLvb

（7）

值见下表所示：

tb

支路 0.95

（8）

道路分类 快速路 0.75

主干路 0.85

次干路 0.90

ac

式中：

s；tb：通过某一路段的计划时间，s；L：选取路段长度，m；va：通过某一路段的实际车速，km/h；vb：通过某一路段的计划车速，km/h，取值根据美国HCM给出的城市干道自由流速度范围： 2.3.2 层次分析法

基于以上分析指标，采用层次分析法进行指标权重分配及计算。

按上述的通行能力值是理想结果，各路段上的车速是随着道路纵坡、弯道以及车辆和行人的不同干扰程度而变化的。对整条道路来说，他的通行能力则被最不利地段上的通行能力所限制。此外，各车道的不同行车状况和交叉口绿灯等也影响道路路段通行能力。因此，路段可能通行能力必须考虑各因素的折减系数。 2.3 匹配性判别模型 2.3.1 匹配指标

①匹配指数

匹配指数是道路交通需求与道路通行能力的比较关系表征,反映两者协调的状况。认为城市道路网容量供需平衡状况是通过城市道路网容量供需差比例系数来判断的。

d：平均行程延误，s；ta：通过某一路段的实际时间，

(CD)/D （4）

式中:

——为城市道路供需差比例系数；C——为城市道路

实际容量,即道路通行能力；D：为城市路网交通需求。实现城市路网容量供需平衡,最理想的情况是城市路网容量交通供给等于交通需求量,即C = D, =0。

②时间平均车速

时间平均车速是指车辆通过道路某断面时，观测时间内地点车速观测值的算术平均值，简称平均车速，计算公式如下：

第6期 夏 晶：道路交通需求与通行能力匹配性判别方法研究 99

A3

0.11

0.32

0.28

0.17

3.2.3 平均行程延误

表6 平均行程延误

车流方向南向

实际速度计划速度

北向

实际速度

28.5835.0552.8

57.78

5

速度（km/h） 计划速度

52.8

34.53

3

平均行程延误（s/km）

匹配级别

根据总体优先级向量可知，匹配性指数指标的总体优先级为0.54，时间平均车速指标总体优先级为0.29，平均行程延误指标的总体优先级为0.17。 3 实例分析及评价

本文以武汉过江隧道与友谊大道交织出入口为实例。武汉过江隧道全长3630米，双洞双向四车道，南通友谊大道。 3.1 交通调查

对过江隧道友谊大道进出口流量进行实地调研，结果如下表所示：

表3 调查流量

时间 8:30-8:35 8:35-8:40 8:40-8:45 8:45-8:50 8:50-8:55 8:55-9:00 9:00-9:05 9:05-9:10 9:10-9:15 9:15-9:20 9:20-9:25 9:25-9:30 合计（辆/小时）

向南车辆数（辆）

338 321 322 331 313 359 363 345 342 341 307 360 4042

向北车辆数（辆）

495 444 472 526 488 463 517 511 504 506 551 477 5954

匹配指标

南向

匹配级别

北向

4 3

3.2.4 匹配级别汇总

表7 匹配级别汇总

匹配性指数

时间平均车速

3 4

平均行程延误

3 5

加权平均

3 4.17

由结果可知，南向交通需求与通行能力基本匹配，道路处于饱和状态，路况比较稳定。而北向交通需求明显超过通行能力，道路状况比较混乱，在高峰小时时间段内甚至有可能行程排队，主要是由于进入隧道车流堵塞形成的排队影响至主干道直行车流，该路段交通需求与通行能力匹配状况较差。 4 结论

本文旨在构建城市道路交通需求与通行能力匹配性标准，分析城市道路规划建设合理规模和供需平衡对策，建立了一套交通需求与通行能力匹配性判别方法，并运用上述方法对武汉市过江隧道出入口对友谊大道交通状况影响程度进行了判别，结果表明南向隧道出入口引导设置较为合理，而北向由于进出口相隔距离过短，并且由于采用环形引道，导致该侧交通状况较差。

[参考文献]

[1] 张建军. 交通供需非均衡程度测定方法研究[D].长沙理工

大学,2008.

[2] 牛虎. 四阶段法交通需求预测的局限与非集计模型的发

展[J].北京交通大学,2007-11-12.

[3] Ben-Akia M, Lerman A. Discrete choice analysis:Theory and

Application to Travel Demand [M].MIT Press,1985. [4] 许旺土,宋瑞,林建新,李之红.基于用地性质的交通需求遗

传算法模型研究[J].北京交通大学,2007.

[5] 张亚平,裴玉龙．道路通行能力研究现状及发展综述[J]．交

通运输工程学报,2002,02．

[6] 李旭宏，田锋，顾政华.城市道路网供求分析技术[J].东南

大学交通学院,2002-06.

[7] 李焰.基于神经网络的道路通行能力与交通需求匹配度判

别研究[J].武汉理工大学智能交通系统研究中心,2009-06. [8] 赵升，王淑敏，熊天文．城市道路网容量供需模型及平衡

分析[J]．交通标准化，2004,(7).

3.2 分析计算 3.2.1 匹配性指数

表4 匹配性指数

交通需求

车流方向

pcu/h

南向 北向

4446.20 5656.30

pcu/h 4049.12 4665.10

-0.09 -0.18

3 4

通行能力

匹配性指数

匹配级别

3.2.2 时间平均车速

表5 时间平均车速

车流方向 南向 北向

时间平均车速

35.05 28.58

匹配级别

3 4