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公交客流空间分布预测 新方法研究文 /李 锋 孙爱民 孙 力 • 绪论 公共交通系统是城市客运交通的主要载体，具有运载量大、运送效率高、能源消耗少及运输成本低等优点，它不仅维系着城市功能的正常运转，而且对社会经济发展起着全局性和先导性的作用。而公交需求预测是进行城市公交规划、建设、管理与控制的基础，是确定城市公共交通发展规模、布置场站和布设线路的依据，预测的准确与否，直接关系着规划的科学性和合理性。 传统的公交需求预测是以城市土地利用为基础的“四阶段法”，该方法的思路是从全方式居民出行生成预测着手，至居民出行分布预测，再至居民的交通方式划分，从而得出规划年的公共交通出行分布 OD矩阵 [2，3] 。城市的土地利用形态是影响居民公交出行的一个非常关键的因素，但是其无法准确反映出行量的强度，为此，本文提出了一种基于不同用途建筑物面积的预测方法。同时，由于公交分担率很难准确确定，需要大量的居民出行调查数据，这里没有采用传统的分担率方法，而是通过现状公交分布直接预测规划年的公交出行分布OD矩阵。 • 基于建筑物面积的公交 OD矩阵预测方法 土地利用是社会经济活动在空间上的表现 , 是产生交通的根源。因此在预测规划时，必然要求与土地利用规划相适应，但是单纯的土地利用数据无法清楚的反应公交出行量的强度，而这个强度通常会与不同用途的建筑物的建筑面积更加密切相关。基于建筑物面积的公交OD矩阵预测方法的思路如图1所示。
图 1 基于建筑物面积和公交 OD的预测方法框图 在预测未来年公交 OD分布前，我们首先需要预测各小区的公交发生/吸引量，这需要构建两个模型：1）根据现状公交出行OD矩阵和各小区的不同用途的建筑物面积构建建筑物面积--公交出行模型；2）根据现状土地利用数据和各种建筑物面积标定土地利用--建筑物面积间的数学关系。假设土地利用--建筑物面积间和建筑物面积--公交出行间的关系在未来年内保持不变，则我们可以通过这两个模型预测未来年各小区的公交发生/吸引量。首先，根据土地利用--建筑物面积模型和未来年土地利用状况预测各小区未来年各种用途建筑物的面积；再利用建筑物面积--公交出行模型和未来年各小区不同用途建筑物的面积预测未来年各小区的公交发生/吸引量。最后再利用重力模型计算未来年的公交出行OD矩阵。具体方法如图1所示。 3.应用实例 本文以大连开发区为例对基于建筑物面积和公交 OD的预测方法进行了应用。大连开发区 位于辽东半岛的南端，建成区 面积 52.78平方公里， 共有 5个街道，27个社区，按照社区边界将开发区划分成29个交通小区，如图2。
图 2 大连开发区交通小区划分示意图
3.1 基础数据 3.1.1 现状公交OD调查 为了获得准确的 OD分布，我们设计了一种类似于售票的调查方式：每辆公交车上配备两个调查员，站在前门的调查员负责对每位上车的乘客发放一张票据（票据上填有乘客上车站点）；后门的调查员负责收回下车乘客手中的票据，并在票据上填写乘客下车站点。这种调查方法可以有效弥补传统公交调查方案中只能获得每站的上下车总人数，而无法获得客流分布的缺点。该项调查于2005年9月11-14日早高峰期间实施，对开发区全部8条公交线路，160辆公交车进行了随车客流调查。 3.1.2 分用途建筑物面积调查 按照国家标准《城市用地分类与规划建设用地标准》规定，城市土地利用分 10大类，分别为：①居住用地；②公共设施用地；③工业用地；④仓储用地；⑤对外交通用地；⑥道路广场用地；⑦市政公共设施用地；⑧绿地；⑨特殊用地；⑩水域及其他用地。为了掌握开发区现状土地利用的强度，我们于2005年9月21-27日七天时间里集中对开发区现状建筑物进行了调查，对所有的建筑物按住宅、商业和工业三种性质进行了区分，调查的结果如图3所示。
图 3 大连开发区不同用途建筑物分布图 3.2.1土地利用--建筑物面积预测 模型 首先，将交通小区分成三类： ①以居住为主的小区；②以商业为主的小区；③以工业为主的小区。然后，根据调查得到的各小区内分用途的建筑物面积回归出三种小区的用地面积和建筑物面积之间的数学关系： 表 1 土地利用形态和建筑物面积间的数学关系
这里， 在研究交通出行发生 /吸引时，通常使用增长率法、原单位法和回归函数模型法预测发生/集中交通需求。本文将采用原单位法的一个扩展-回归函数模型法，该方法认为交通小区的发生/集中交通量与小区内的几个指标之间存在着统计关系，具体模型形式如下。 这里， 利用高峰小时客流量和现状分用途的建筑物面积标定上述模型得到具体的计算公式如下，回归结果见表 2和表3。
表 2 发生交通量预测模型的统计性质
表 3 集中交通量预测模型的统计性质
3.2.3公交出行分布预测 在公交 OD矩阵预测中，通常采用重力模型，该模型假定交通小区 i 、 j 间的交通量 T ij 与小区 i 的发生交通量和小区 j 的吸引交通量成正比，而与两小区间的交通阻抗成反比。这里采用修正重力模型，其双约束重力模型的基本形式如下：
式中， 其中：
表 4 大连开发区公交出行分布预测表
4. 结论
不同的土地利用形态会对应不同的公交出行，但是其不能准确反映各种出行量的大小，因此本文提出了一种基于建筑物面积的公交 OD矩阵预测。该方法依据土地利用--建筑物面积和建筑物面积--公交出行两个模型来预测未来年各小区的公交发生/吸引量，并通过重力模型最终得到未来年的公交出行OD矩阵。最后，应用该方法预测了大连市开发区未来年的公交OD矩阵，结果显示该方法是可行的。当然，在本研究中没有区分住宅小区的档次（不同档次的小区公交出行的比例可能会不同），这有待于进一步研究。 作者单位：大连交通规划勘察设计院 大连公路管理处
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， 
， 
为小区 
的工业、住宅、商业用地面积（ m 2 ）。 
分别为小区 
的工业、住宅和商业建筑物的建筑面积。（ m 2 ）。 
分别为小区 
的公交出行的发生量和吸引量； 
（2） 
（3） 
， 
——从交通小区 i 到 j 的出行量； 
——交通小区 i 的出行发生总量； 
——交通小区 j 的出行吸引总量； 
——平衡系数； 
——阻抗函数，阻抗函数有如下三种形式：（1）幂函数： 
（2）指数函数： 
（3）Gamma函数： 
。我们选择了幂函数，并对参数 
进行了标定， 
。应用标定后的模型，预测公交出行分布得到表4所示的公交出行OD矩阵 
