TransCAD软件在轨道交通客流预测中的应用摘 要 轨道交通网络是一种特殊的公共交通网络,其网络分配十分复杂。文章以TransCAD软件为开发平台,通过由轨道交通、常规公交以及步行网组成的联合网络进行交通分配,从而实现轨道交通客流预测。阐述了轨道交通客流分配基本原理和实施过程,并对图层的设置、网络实体的表达、基础数据的存放和分配结果的表现等问题进行了探讨。关键词 轨道交通;联合网络;TransCAD软件;客流预测0引 言 轨道交通基础信息系统所集成的信息大部分同空间地理位置密切相关[1,2],TransCAD软件把地理信息技术和交通规划技术较好地结合在一起,可以方便地对各类交通运输及相关数据进行存储、提取、分析和可视化处理。笔者结合重庆市轨道交通客流预测的具体实例,在TransCAD软件平台上建立集步行、常规公交和轨道的联合网络,进行交通分配,从而实现对轨道的客流预测。笔者重点探讨了TransCAD软件中图层的设置、网络实体的表达、基础数据的存放以及分配结果的表现形式等问题。1联合网络轨道客流预测 在轨道交通客流预测中,当方式划分结束并获得公交OD后,有两种方法可得到轨道客流量。一是从公交OD中区分常规公交OD和轨道站点OD,再利用路网分配技术将轨道站点OD在轨道网上进行分配;二是利用方式划分和交通分配联合模型将公交OD在联合网络中进行分配[3]。 将公交OD分成常规公交OD和轨道站间OD后,再在各自独立的路网上进行分配,这在工程实际中会遇到技术问题:常规公交和轨道交通之间的方式划分是一次性完成的,划分时参数标定依据的基础数据是通过实际调查或者意向调查得来的,不能实时地反映公交线路的实际流量对公交旅行时间和公交服务水平的影响;轨道交通在城市交通结构中属于干线交通,存在大量的接驳交通线路与各交通小区相连,给轨道OD在轨道网中的分配带来困难。 利用方式划分和交通分配联合模型实现公交OD下轨道客流量的预测,可以方便地解决上述问题,取得很好的预测效果。图1是在TransCAD软件平台中,将公交OD在联合网络中进行轨道交通客流预测的流程图。1.1联合网络图层的设置 地理信息系统是利用层的概念来贮存和分析信息的[4],把不同图层相互叠加起来,实现对研究区域信息的可视化。为了进行轨道交通的客流预测,一般可抽象为5个图层。 1)交通小区层。用于存放交通小区及其属性信息,如小区人口、土地利用以及交通发生吸引量等。交通小区的划分是否合理对于交通量的预测和分析至关重要。在轨道交通客流预测的小区划分中,为了保证各个站点上下客流量及线路客流量预测的准确性,应将不同的轨道交通站点划分到不同的小区中去。因此小区的划分要较常规的交通规划项目划分得更细。同时,这样的划分也满足不同轨道交通站点服务于不同区域的功能要求。
2)城市道路层。用于存放城市道路网及其属性。道路网由一系列连续的路段组成,路段与路段相交的地方代表交叉口。在每一路段的属性层设置Walktime、Drivertime和IVTT等字段,分别表示该路段的步行时间、小汽车通行时间以及乘客车内乘行时间。其中,步行时间一般不考虑拥挤影响,采用路段距离除以平均步行速度,而小汽车通行时间应该考虑交通拥挤影响后的估算时间或是观测时间,该时间近似于常规公共汽车的车内时间IVTT。 3)步行网络层。在已建好的城市道路层的基础上,建立选择集,用来表示步行网络。在联合网络分配过程中,其主要承担小区到站点的步行交通和站点间换乘的连接线。并不是所有的步行线路都要包括在该选择集中,主要应包括公交站点周围的步行交通网以及具有换乘功能的各车站间的步行线路。 4)公交线路层。主要存放公交线网及其属性。在TransCAD软件中,常规公交和轨道网是建立在同一个图层中。为了定义常规公交网和轨道网,需对公交线路层的各线路的属性中增加Mode字段,以区分常规公交和轨道交通。常规公交和轨道交通统一建立在一个称为RouteSyst-em的图层上,该图层主要包括如下几个典型字段:1Mode字段,用来定义轨道交通、常规公交等不同公交方式,如用1代表轨道,2代表常规公交等;2Headway和Variance字段,用来定义车辆的车头时距及方差,可以分常规公交和轨道分别定义;3Capacity字段,用来定义线路的通行能力,一般用人次表示;4Fare字段,用来定义各公交线路的收费方式。 5)公交站点层。用于存放公交站点及其属性信息。公交站点可以分为物理站点和普通站点,其中物理站点是指所有车次路过该站都必须停靠的站点,而普通站点则指某些线路的特定站点。在TransCAD中,如果网络中有物理站点应先设物理站点,而普通站点则在轨道网和常规公交网布设完后,再统一布设。1.2 联合网络的实体表达 根据公交网络的特点可以建立线路、站点和道路的拓扑关系。在实际情况中,轨道网、常规公交网和站点的空间分布在出行换乘搜索中十分重要。因此,建立联合网络需考虑如下因素。 1)交通小区(即面层)与外界网络(线层)的联系。在GIS交通软件中一般通过虚设小区质心与外界路网的连接线,即出入线(也称为形心连杆)与外界路网相连。在TransCAD联合网络中,可采用两种方法来联系:1将小区质心与其周围能步行到达的各公交站点直接连接,同时将相互发生换乘的各站点连接,如图2所示;2在建立轨道网、常规公交网的同时,基于GIS建立各站点之间的步行交通网,在这种网络中,只需将小区质心与步行网络节点相连,如图3所示。
2)轨道网、常规公交网与底层路网之间的联系。联系是通过将公交站点与底层路网的节点相对应而建立起来的。如果公交站点恰好是底层网络的节点则可直接建立联系;如果站点不与底层节点完全重合,则应在确定的距离范围内搜索其对应节点,将该站点近似认为在该节点上。公交网络与底层网络之间的联系,如图4所示[5]。
3)交通分配网络的建立。TransCAD软件并不是直接在建立的各种交通网络上进行分布、分配的,而是生成的一种虚拟的网络结构,即*.net或者*.tnw文件,该文件中除了包含各个网络实体外,还包括各种属性。对于普通交通网络,主要包括路段通行能力、路段长度、自由流速、自由流时间等属性。对于联合网络,包括各种交通实体的属性,如底层路网、公交网和公交站点的属性。 4)其他网络设置。在TransCAD软件中,可以通过Setting菜单对网络进行进一步的设置,如对收费方式、各时间段的权重、停车换乘方式等进行设置。在TransCAD软件中提供了几种收费方式,供规划者选择,包括:1一票制,即不考虑距离的远近,均是一种票价;2线路区间票,即按照乘坐的起终点的位置收费,只对该线路车辆而言;3方式区间票,按照乘坐的起终点的位置收费,但允许在该方式的车辆之间的免费换乘;4混合票制,是一票制和区间制的结合,可以组合成多种收费制度。1.3 网络基础数据的存放 1)矩阵(matrix)。TransCAD中一部分数据存储在矩阵中。如交通分配所需的各特征年的OD表、交通阻抗等。对于公共交通还存在一些其他特殊的基础数据也存储在矩阵中。在联合网络交通分配问题中,主要是用来存储费用矩阵,特别是区间票制式的费用矩阵,包括不同线路或方式的区间费用矩阵,如常规公交区间费用矩阵和轨道区间费用可以采用下面矩阵表示。 2)数据表(table)。以向量表示的数据通常存储在一种叫做Table的文件中。如在联合网络分配中可以建立不同方式之间的换乘费用等。1.4 分配结果的表现形式 联合网络轨道交通客流预测TransCAD实现模型能够生成图表等形式,来反映客流预测的结果。其主要内容包括:1联合网络流量分配图,通过该图规划者能够直观地了解到客流量在轨道网、常规公交网以及步行网的分布状况;2公共交通各个站点乘降量和断面流量表,通过该表可以清楚的知道各个公交站点的乘降量和各断面的流量;3各个步行路段的流量,TransCAD还生成一个表用来表示各个步行路段的流量,并绘制在网络图中;4用图、表表示各个站点间的换乘次数、广义费用、距离和车内时间等,规划者还可自定义生成所需的多种统计数据。2实例应用 按照上述方法,采用TransCAD软件对重庆市轨道交通客流进行了预测。线路站点乘降量和线路断面流量如表1所列,由于常规道路网的复杂性和阶段变化性,在建立网络时仅考虑了由步行网和轨道网组成的联合网络,从而进行轨道交通流预测。如果要对某阶段的轨道客流进行预测,可以把对该轨道线路有影响的部分常规公交线和轨道组成联合网络,进行客流预测,重庆市轨道交通网络客流量预测如图5所示。3结束语 随着轨道线路的延长和衔接点的增加,轨道客流量也不断加大,使得客流分析的方法变得较复杂。TransCAD软件把地理信息技术和交通规划技术较好的结合在一起,经过合理的设计,能够较合理的模拟出乘客在轨道交通网中的路径选择行为,从而进行轨道交通客流预测,因此该软件在轨道交通客流预测方面具有广阔的应用前景。
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