第四節　道路交通調查、分析與預測

道路交通流量預測是交通規劃的重要環節，也是道路建設前期研究的重要組成部分。目前越來越多的交通建設項目和政策措施在實施前，對于其交通流量均要進行交通調查、預測和分析，預測的準確與否將直接影響到交通規劃方案的制定。

城市道路規劃的實踐證明，通過對道路交通調查所取得的各種交通數據，進行基于理論模型和地區經驗的交通分析，對設計年限和發展區域內的交通需求進行預測，對于制定科學合理的交通規劃均具有非常重要的作用。

一、城市道路交通調查

交通調查指的是交通量、車速、交通運行特征、起訖點、交叉口、交通事故、交通環境等調查的統稱，是城市道路規劃與設計、交通控制與管理、交通安全、交通流理論、交通規劃與土地利用、城市規劃的重要基礎。

通過交通調查與分析，可以全面掌握交通現狀、界定交通問題的本質特征、有針對性地提出解決交通問題的方案。我國城市交通調查的方式包括道路使用調查、路面壽命調查、交通量調查和出行調查，其中出行調查包括家庭調查、路邊調查、交通方式調查、貨運調查和停車場調查等5個方面。

在以上所述的交通調查中，交通量調查、車速調查和道路通行能力調查是交通調查的3個主要內容。

（一）交通量調查

交通量調查指的是一定時間、一定期間或連續期間內，對通過道路其一斷面各種類型交通單元數量的觀測記錄工作。其中包括收集機動車交通量、非機動車交通量和行人交通量數據，并對各種車輛進行合理分類，在計算交通量時按照換算系數折算成小汽車輛數，以便進行道路的設計。

1.交通量調查的作用

交通量是描述交通流特性的最重要的參數之一。交通量調查的目的在于通過長期連續的觀測或短期間隙和臨時觀測，搜集交通量資料，了解交通量在時間、空間上的變化和分布規律，為交通規劃、道路建設、交通控制與管理、工程經濟分析等提供必要的數據。根據我國城市道路交通量調查實踐經驗，交通量調查資料根據不同的目的，有著廣泛的應用。如果通過調查觀測掌握了一定的交通量數據則可作為必不可少的資料應用于下列各項研究。

（1）由同一地點長期連續性觀測，掌握交通量的時間分布規律，探求各種與交通量有關的系數，并為交通量預測提供以往長期的可靠資料。

（2）通過眾多的間隙性觀測調查，可用以了解交通量在地域等空間上的分布規律，為了解全面的交通情況提供數據。

（3）為制定交通規劃掌握必要的交通量數據。通過全面了解現狀資料，分析交通流量的分配，預測未來的交通量，為確定交通規劃、道路網規劃、道路技術等級和修建次序及確定規劃所需的投資和效益提供依據。

（4）交通設施的修建和改建也離不開交通量的歷史發展趨勢和現狀。有了確切的交通量（目前的和根據目前推算的），就能正確地確定道路等級、幾何線形、交叉口類型，平面交叉是否需要改建成立體交叉，就能做出道路設施修建和改建的先后次序。

（5）交通控制的實施，離不開交通量的現狀和需求。如果交通控制脫離了交通量流向和流量的實際，則交通控制的效果就會大大降低。設計信號機的配時、線控系統的相位差、區域交通控制系統的各種控制方案，都需要做大量的交通量、車速等的調查。判斷設置交通信號燈、交通控制方案的合適性也仍然是以交通量的時間和空間分布為依據的規律。

（6）交通管理工作要真正做到決策有科學依據，必須重視交通量調查。實施單向交通，禁止某種車輛駛入或轉彎，設置交通標志和標線，實施交通的渠化，指定車輛通行車道或專用車道，中心線移位以擴大人口引道的車道數，道路施工、維修時禁止車輛通行并指定繞行路線，以及交警警力配備等問題，都需要交通量資料作決策的指導或依據。

（7）為行人交通提供保護。設置步行街，確定人行道、人行橫道的寬度，人行天橋和地道的位置及規模，是否設置行人信號燈及其如何配時等，均需要提供行人交通量及其各種特性，使所采取的措施有一定的參考數據。

（8）進行工程的后評估。對各種工程措施、管理措施進行前后對比調查，判斷改善交通措施的效果，所需要的前后交通量的資料，應該在其他條件不變的前提下進行交通量調查。

（9）研究交通基本參數如交通量、車速和密度等之間的關系，開展交通流理論的分析，交通量經常是最重要的參數。

（10）推算通行能力，預估交通事故率，進行交通環境影響評價，預估收費道路的收入和效益，工程可行性研究等各個方面，在涉及社會效益、經濟效益、環境效益時，交通量的大小、預測的正確與否對方案論證往往有舉足輕重的作用。

2.交通量調查的步驟

交通量調查的步驟包括以下幾項。

（1）根據城市道路近期和遠期規劃，結合城市發展規模和道路功能，編制路網流量調查計劃，為道路交通量調查打下良好的基礎。

（2）確定交通量觀測方案，即設置流量觀測站（如控制測站、輔助測站、補充測站），規劃各觀測點采用的觀測方法，統一的觀測方法和時間等。

（3）選擇科學合理的觀測方法（如人工計測法、埋入式自動計測法、錄像攝影法和試驗車浮動測定法等）進行正式調查。

（4）對于測定記錄的交通量調查資料進行分析，采用當前國內外先進的分析方法，使分析結論符合城市道路的現狀和發展實際。

（5）在正確分析交通量調查資料的基礎上，向有關部門提交交通量調查報告。

（二）車速調查

車速調查是一項非常重要的基礎工作，也是在道路規劃設計中不可缺少的技術指標。

1.車速的主要種類

城市道路中的車速主要包括以下幾種。①地點車速：車輛通過某一地點時的瞬時車速；②行駛速度：從行駛某一區間所需時間及其區間距離求得的車速；③運行車速：中等技術水平的司機在良好的氣候條件、實際道路狀況和交通條件下能保持的安全車速；④行程車速：車輛行駛路程與通過該路程所需的總時間之比；⑤臨界車速：道路理論通行能力達到最大時的車速；⑥設計車速：在道路交通與氣候條件良好的情況下僅受道路物理條件限制時所能保持的最大安全車速。

2.車速調查的目的

城市道路中的車速調查，一般主要是針對地點車速（瞬時車速）和行程車速（路段車速）進行。

（1）地點車速調查目的　地點車速調查目的是：①掌握某地（斷面）的車速分布規律；②進行交通控制（如制定限速、設置標志等），確保行車安全；③進行交通事故分析，查找在車速上出現交通事故原因；④評價交通改善措施的有效性；⑤深入研究交通流。

（2）行程車速調查目的　行程車速調查目的是：①掌握道路的交通現狀，衡量服務水平，提出交通改善的目標；②確定交通管理措施，計算交叉口信號燈的配時方案；③評價交通改善措施的有效性；④研究交通流特征，特別是流量、速度和密度三者之間的關系。

（三）通行能力調查

道路的通行能力是指在一定的道路交通條件下，單位時間內某一車道或道路某一斷面能通過的最大車輛數。通行能力是進行公路和城市道路交通理論研究的基礎參數之一，也是道路規劃、設計、運行分析以及控制管理過程中不可或缺的重要參數。

通行能力的調查，主要包括路段通行能力調查、交叉口通行能力調查和飽和流量調查。路段通行能力調查一般通過收集車頭時距反算流量的方式進行。路段通行能力調查必須充分考慮車道功能與車道特征，如果路邊車道設置公共汽車站，還應當調查公共汽車停靠站的通行能力。

二、O-D調查分析

O-D調查是指道路的起訖點的調查，主要調查出行的起點（一次出行的出發地點）和訖點（一次出行的目的地點）的情況，這是城市交通網規劃的關鍵基礎工作。出行是指出發地點到目的地點移動的過程，分為個人出行（客流）、車輛出行（車流）和貨物出行（貨流）。

（一）O-D調查的種類和目的

起訖點均在調查界內的出行稱為境內出行，而起訖點均在調查界外的出行稱為過境出行。在進行O-D調查時，非常重要的內容是將調查界限內的區域，按照用地性質并結合自然與管理界線，合理地將調查地域劃分成各個調查區，如圖2-13所示。

起訖點均在調查區內的出行稱為區內出行，而起訖點分布在不同調查區內的出行稱為區間出行。調查區內交通流的中心點是小區形心，小區形心的連接線反映了出行時期望的距離，故稱為期望線。將所有的期望線繪制調查界限范圍內，并以期望線的寬度表征出行次數的圖形稱為期望線圖，如圖2-14所示。有時為了簡化期望線圖，將若干條流向相近的期望線合并而成的線路稱為主流傾向線。

進行O-D調查的目的是收集交通流的基礎數據，完善交通路網規劃，設計城市道路系統，選擇交通運輸方式，預測城市遠景交通狀況和服務水平。O-D調查主要包括客流調查和貨流調查兩種。客流O-D調查的重點是起訖點分布、出行目的、出行方式、出行時間、出行距離和出行次數等。貨流O-D調查的重點是貨源點和吸引點的分布、貨流分類數量與比重、貨運方式分配等數據。

（二）O-D調查的基本步驟

O-D調查的基本步驟如下。

（1）在進行正式調查前，應根據道路的實際和遠期發展規劃，確定科學合理的調查方案，并制定O-D調查表格樣式。

（2）收集客流和貨流基本情況，如居民點分布、土地利用現狀、停車場、車輛擁有率、居民收入等社會經濟統計數據、主要工業及商業網點分布、大型活動場所分布、旅游景點分布、產品產銷狀況等。

（3）進行劃線分區，即根據用地性質并結合自然與管理界線，將調查界限劃分成足夠多的調查區。

（4）確定調查抽樣率，根據各個調查區內的人口規模，根據城市交通調查經驗，確定4％～20％的抽樣率，人口稀少的區域可進行全樣調查。

（5）根據所確定的調查方案、范圍和任務大小，抽調有關人員進行專門訓練，這是確保O-D調查質量的關鍵。

（6）根據所確定的調查方案、范圍、任務、時間和人員組織，制定具體的O-D調查計劃，確定質量和完成時間要求。

（7）為全面高質量地進行O-D調查工作，首先選擇有代表性的道路進行典型試驗，以便發現問題、及時修正、完善計劃。

（8）全面開展O-D調查工作，并對調查資料按規定的方法進行分析，向有關部門提交O-D調查工作報告。

（三）O-D調查的基本方法

國內外常用的O-D調查方法很多，各地區的城市應根據民風習慣和城市特征，合理地選擇有效的O-D調查方法，以取得高質量的原始數據。在實際中常用的O-D調查方法有以下幾種。

（1）家訪調查　即通過對各個調查小區內的居民進行抽樣家訪，由交通調查員當面了解住戶全部成員的出行狀況。

（2）路邊詢問調查　即在主要道路和出入口處設置調查站，在允許和必要的情況下讓行駛車輛停下，詢問司機及乘客的出行狀況。

（3）工作出行調查　即抽樣對區內居民的居住地點和工作地點進行調查，以獲得工作出行的基本數據。

（4）車輛牌照調查　即通過人工或自動的方法，記錄各測點行駛車輛的牌照，進行對比分析從而確定出行狀況。

（5）運輸集散點調查　即對各個集散點（如機場、火車站、公共汽車站、渡船碼頭等地點）發給乘客要求收回的調查卡片。

（6）公交路線乘客調查　即對主要道路上的公交路線乘客情況進行調查，如乘客流量的時間分布、方向分布、人員組成等。

（7）境界出入調查　即在調查區的境界上設立調查站，對所有穿越該路線的車輛作統計，在干線路邊作詢問調查的方法。

（8）其他調查方式　如采用明信片、手機短信、電子郵件、電視、網絡視頻、問卷等方式進行O-D調查。

三、城市道路的交通預測

交通預測是在交通調查、交通分區和O-D調查的基礎上，通過建立一定的模型，選用合理的模型參數，進行交通的預測。在實際中常用的交通預測模型主要包括4個部分：出行生成；出行分布；出行模式；交通量分配。因此，也將這種交通預測模型稱為“四階段模型”。

出行生成是指將調查小區或調查地點的土地利用和人口社會特征與該小區產生的出行量聯系起來，從而得出各調查小區產生的總交通出行量。計算出行生成的關鍵步驟，就是確定哪些土地、人口、社會經濟特征與出行量關系最為密切。對于遠期交通規劃而言，各種社會學模型經常將調查小區可能產生的交通量與該區居民條件、車輛擁有率、經濟收入、就業狀況、營業額等因素結合在一起。

交通預測研究表明，出行生成與土地利用率（如居住密度、就業率）、土地利用特征（如平均家庭收入、車輛擁有率）、與主要經濟活動中心的相對位置（如離市中心距離）這3個要素的關系最為密切。

出行生成的方法有多種，最常用的方法是如下3種。

（1）出行產生率　規劃人員通過特別研究確定土地利用性質與出行產生量的關系，城市用地開發項目所生成的出行量，通常利用“出行率”或“出行公式”進行估計。美國交通工程師協會為此專門出版了《出行生成手冊》（Trip Generation Handbook）。該手冊提供了幾乎各類物業設施的出行率。對比較常用的類型，手冊給出了出行生成的回歸計算公式。因此，只要已知了物業設施的用地開發規模，就可查閱該手冊來估計其出行生成量。

但是，該手冊給出的出行率和公式是根據在美國和加拿大各地城市收集的數據，經過統計分析得出的，不一定符合我國的實際情況。對此，該手冊建議，在使用手冊中的出行率或公式時，應有當地的數據作參照。必要時，應進行實地調查，以便統計出當地的實際出行率。

（2）對比類型分析　如果調查區域內具有出行量與社會經濟特征之間的關系資料，即可通過計算相應的出行產生率預測出行量。

（3）回歸分析　如果出行產生率與社會經濟特征指標之間具有高度的相關性，即可通過回歸模型預測出行量。很多模型利用最小二乘法進行回歸分析，如式（2-9）是某城市采用的一種出行生成回歸模型。

T_i=0.34P+0.21DU+0.12A　　（2-9）

式中　T_i——調查小區i內產生的出行總量；

P——調查小區i內的總人口；

DU——調查小區i內總的居住單元（戶數）；

A——調查小區i內的汽車總量。

出行分布主要是研究每個調查分區內產生的出行量，這些出行量的吸引地（目的地）以及區間交換的出行量。出行分布模型就是通過數學模型來模擬出行分布，從而為確定現狀分布和預測未來分布奠定基礎。出行分布模型常用的有重力模型和增長率模型。增長率模型由弗雷特法（Fratar）于1954年提出，在20世紀中期應用比較廣泛的不均勻增長系數方法。目前世界各國應用最多的是重力模型。

重力模型最初是由Voorhees提出的。用于城市交通需求分析之中，主要用于對居民出行分布預測。重力模型基于牛頓的重力法則，它指出出行分布與小區的產生量、吸引量和小區之間的交通方便程度等因素相關。重力模型綜合考慮了影響出行分布的區域社會經濟增長因素和出行空間、時間阻礙等因素，是國內交通規劃中使用最廣泛的方法。

關于重力模型的研究表明，出行量的減少與出行時間的關系，比與出行距離的關系更為密切，同時有關系數n（與出行目的有關的系數）不僅與出行目的有關，而且也與出行距離有關。用時間因子F_t來描述系數n的影響，如式（2-10）所示，式中C為常數。

F_t=C/tⁿ　　（2-10）

目前，在城市道路的交通預測中，推薦應用的重力模型如式（2-11）所示：

　　 （2-11） 　　

式中　T_ij——從調查分區i至分區j的出行；

A_j——分區j的出行吸引量；

A_k——分區k的出行吸引量；

P_i——分區i的出行產生量；

F_ij——分區i和分區j之間出行的時間因子；

K_ij——社會經濟調整因子；

m——分區總數。

出行模式選擇研究人們為了實現某一出行而傾向選擇何種交通方式的比例情況。交通方式包括公共交通（如公共汽車、地鐵、輕軌等）、私人交通、自行車交通和步行交通等。現行的出行模式可以從O-D調查資料中得到，遠景交通規劃中的出行模式選擇必須建立預測模型。根據實踐經驗可知，影響出行模式的主要因素包括：①出行類型，如出行目的、出行時間；②個人特征，如收入、年齡和車輛擁有情況；③道路交通系統特征等。

轉移曲線是一種簡單直觀的交通預測諾模圖，主要依據出行者的經濟條件、出行目的、相對出行時間、出行費用和非乘車時間等因素預測出行方式，如圖2-15所示。

交通量分配是將各區之間的交通量按照一定模型分配到連接各區的道路或路段中去，因此這是交通預測的最后一步工作。交通量分配的本質特征是“最少時間路徑”。常用的出行分配模型有3種：①最短路徑模型，也稱為全有或全無分配模型；②多路線概率分配模型，也稱為隨機平衡模型；③通行能力平衡模型。

最短路徑模型中將穩定流狀態下的行車最短路徑作為出行選擇路徑，所有出行均在最短路徑中進行，而不會轉移到其他較長的路徑中，因此是一個全有或全無模型。這種方法沒有考慮到交通流的固有特征。最短路徑模型雖然有不足之處，但由于其簡單明了，仍然在交通預測中廣泛應用。

通行能力平衡模型是對最短路徑模型的一種修正，主要是考慮了隨著通行能力的飽和，相應路徑的出行時間必然會增加，因此就必然會有的出行轉移到其他路徑中。

隨機平衡模型假定起訖點之間的出行會有多條交通線路滿足要求，實際發生在各個路段之上的交通量會有各自對出行吸引的概率。雖然隨機平衡模型目前還未得到廣泛應用，但在將來會借助各種交通仿真軟件而不斷得到發展應用。