需求預(yù)測(cè)與模型總結(jié)

1、需求預(yù)測(cè)方法及模型總結(jié)學(xué) 院： 交通運(yùn)輸工程學(xué)院 專 業(yè)： 交通工程 班 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 071412127 學(xué) 生 姓 名： 劉學(xué)鵬 指 導(dǎo) 教 師： 秦丹丹 完 成 時(shí) 間： 2015-11-26 需求預(yù)測(cè)方法及模型總結(jié)交通需求預(yù)測(cè)是交通規(guī)劃中的核心內(nèi)容之一。交通發(fā)展政策的制定、交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)以及方案評(píng)價(jià)都與交通需求預(yù)測(cè)有密切的關(guān)系?，F(xiàn)代交通規(guī)劃理論中的交通需求預(yù)測(cè)習(xí)慣上被分為四個(gè)階段，即交通產(chǎn)生預(yù)測(cè)、交通分布預(yù)測(cè)、交通方式分擔(dān)預(yù)測(cè)及交通網(wǎng)絡(luò)分配。下面就對(duì)交通需求預(yù)測(cè)的四階段法以及其各自的模型進(jìn)行總結(jié)。一、交通生成預(yù)測(cè)、增長率法增長率法是根據(jù)預(yù)測(cè)對(duì)象（如客貨運(yùn)量、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等）的預(yù)計(jì)增長速度進(jìn)行

2、預(yù)測(cè)的方法。預(yù)測(cè)模型的一般形式為： Qt=Q0（1+）t增長率法的關(guān)鍵在于確定增長率，但增長率隨著選擇年限及計(jì)算方法的不同而存在較大的差異。所以增長率法一般僅適用于增長率變化不大且增長趨勢(shì)穩(wěn)定的情況，其特點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單，但預(yù)測(cè)結(jié)果粗略，較適用于近期預(yù)測(cè)。、乘車系數(shù)法乘車系數(shù)法又稱為原單位發(fā)生率法，類似于城市交通預(yù)測(cè)中的類別發(fā)生率法，它用區(qū)域總?cè)丝谂c平均每人年度乘車次數(shù)來預(yù)測(cè)客運(yùn)量。模型的形式為：Qt=Pt乘車系數(shù)可以根據(jù)指標(biāo)的歷年資料和今后變化趨勢(shì)確定，但是乘車系數(shù)本身的變動(dòng)有時(shí)難以預(yù)測(cè)，各種偶然因素會(huì)使其發(fā)生較大波動(dòng)。此外，人口、職業(yè)、年齡的變化也使系數(shù)很難符合一定規(guī)律。、產(chǎn)值系數(shù)法產(chǎn)值系數(shù)法

3、是根據(jù)預(yù)測(cè)期國民經(jīng)濟(jì)指標(biāo)值（如工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、社會(huì)總產(chǎn)值、國民收入等）和確定的每單位指標(biāo)值所引起的貨運(yùn)量或客運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。模型的形式為：Qt=Mt、彈性系數(shù)法彈性系數(shù)法是通過研究單位社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生的小區(qū)交通出行量，預(yù)測(cè)將來吸引、發(fā)生量的一種方法。此法是綜合考慮我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨勢(shì)，參考O、D調(diào)查區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)有關(guān)文獻(xiàn)資料，確定彈性系數(shù)的大致范圍，結(jié)合所得出的歷史彈性系數(shù)及所處區(qū)域位置及相關(guān)運(yùn)網(wǎng)歷史交通量與直接影響區(qū)歷史經(jīng)濟(jì)量的回歸分析作為進(jìn)一步的分析手段，確定出項(xiàng)目影響區(qū)的交通增長彈性系數(shù)，依此進(jìn)行發(fā)生、吸引交通量預(yù)測(cè)。根據(jù)項(xiàng)目影響區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度預(yù)測(cè)結(jié)果和運(yùn)輸彈性系數(shù)，按下

4、式計(jì)算交通量增長率： 交通量增長率=GDP增長率×運(yùn)輸彈性系數(shù)、時(shí)間序列預(yù)測(cè)法 又稱時(shí)間序列預(yù)測(cè)法，是收集和整理過去的交通量資料，從中找出交通量隨時(shí)間而變化的規(guī)律，并用數(shù)學(xué)模型來表示這種規(guī)律，然后按此模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。 該類模型包括： 趨勢(shì)外推法； 指數(shù)平滑法； 灰色系統(tǒng)法； 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、小波分析法等。、回歸分析法回歸分析預(yù)測(cè)法就是一種通過分析研究因變量與相關(guān)因素的聯(lián)系規(guī)律從而進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。在諸多影響因變量的因素中，有些是與其它因素獨(dú)立或近似獨(dú)立的，有些則是密切相關(guān)的。我們選取其中主要的而且各自是相互獨(dú)立的因素作為自變量。然后分析每個(gè)自變量與產(chǎn)生量大致的函數(shù)關(guān)系。回歸分析法又分為：

5、線性回歸分析法：一元線性回歸分析，二元線性回歸和多元線性回歸分析；非線性回歸分析法：如多元線性回歸法，是從調(diào)查數(shù)據(jù)中，選取某個(gè)自變量與多個(gè)因變量的多組樣本值，建立多元線性回歸模型:P=b0+b1X1+b2X2+bnXn、灰色預(yù)測(cè)法該理論是我國學(xué)者鄧聚龍教授在上世紀(jì)80年代初提出的處理不完全信息的一種新理論，該理論應(yīng)用關(guān)聯(lián)度收斂原理、生成數(shù)、灰導(dǎo)數(shù)等觀點(diǎn)和方法建立微分方程模型。如GM (1,1)表示一階單個(gè)變量的微分方程，是最常用的灰色預(yù)測(cè)模型?；疑A(yù)測(cè)在諸多領(lǐng)域(包括交通量預(yù)測(cè))都有較好的應(yīng)用。設(shè)時(shí)間序列X（0）有n個(gè)預(yù)測(cè)值，X(0)=X(0)(1), X(0)(2), X(0)(3),X(0

6、)(n)加生成新序列X(1)=X(1)(1), X(1)(2), X(1)(3),X(1)(n)，其中X（1）（k）=i=1kX0（i），k=1,2,n則GM（1,1）模型相應(yīng)的微分方程為dX1dt+aX(1)=二、交通分布預(yù)測(cè)交通分布預(yù)測(cè)模型，可以分為兩大類。第一類是比較適用于較短期交通分布的模型，它們往往比較簡(jiǎn)單，主要用于交通網(wǎng)絡(luò)沒有發(fā)生重大變化的短期交通分布預(yù)測(cè)中；另一類是比較適用于長期交通分布預(yù)測(cè)或短期分布中交通情況有較大變化的交通分布預(yù)測(cè)模型，它們使用出行廣義費(fèi)用或其他較復(fù)雜的數(shù)學(xué)方法。以下主要介紹增長系數(shù)法和重力模型法，它們適用于長、短期交通分布預(yù)測(cè)。、增長系數(shù)法增長系數(shù)法基本依賴

7、于各交通小區(qū)間基年的交通分布情況，把預(yù)測(cè)年的交通發(fā)生量和吸引量按基年交通分布的比例分布到路網(wǎng)中。該方法適用于宏觀交通量的分布，不限于個(gè)別因素的影響，著重于總的趨勢(shì)，適應(yīng)性較強(qiáng)。但基年交通分布的稍有偏差，對(duì)未來交通分布有較大影響。它以平均增長系數(shù)法、Fratar法、Furness法和底特律法等方法為主。完全是基于出行起點(diǎn)與終點(diǎn)小區(qū)的交通增長特性，利用現(xiàn)狀的OD分布量推算將來的OD分布量。它依賴于各節(jié)點(diǎn)間的基年分布情況，并假設(shè)區(qū)間的出行交通與路網(wǎng)的改變相互獨(dú)立，或者在預(yù)測(cè)年限內(nèi)交通運(yùn)輸系統(tǒng)沒有明顯的改變。這種方法適用于小地區(qū)或區(qū)域間出行不受空間阻撓因素的影響而只受地區(qū)間交通發(fā)生、吸引特性影響的出行

8、空間分布形態(tài)，且這種方法不限于某些個(gè)別因素的影響，著重總的趨勢(shì)，適用于交通量的宏觀分布預(yù)測(cè)，但當(dāng)基年OD分布稍有偏差時(shí)，對(duì)未來影響將會(huì)很大。模型不需標(biāo)定，只需滿足總量平衡即可。增長系數(shù)法的算法步驟如下：a 令計(jì)算次數(shù)m=0；b 給定現(xiàn)狀OD表中及將來OD表中的X；c 求出各小區(qū)的發(fā)生于吸引交通量的增長率； d 求第m+1次交通分布量的近似值；e 收斂判別。常增長系數(shù)法：增長函數(shù)為：=常量平均增長系數(shù)法：增長函數(shù)為：底特律法：增長函數(shù)為：福萊特法：增長函數(shù)為：） 弗尼斯法：增長系數(shù)為： 、重力模型法重力分布模型主要是用來研究當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)了比較大的變化時(shí)未來年的交通分布預(yù)測(cè)。它的理論基礎(chǔ)源于出行發(fā)

9、生的行為會(huì)收到外部因素影響的假設(shè)。第一個(gè)比較嚴(yán)密地提出并使用重力模型的人是casey，他提出了地域內(nèi)兩城鎮(zhèn)間綜合購物出行的一種方法。重力模型法是根據(jù)牛頓的萬有引力定律，即兩物體間的引力與兩物體的質(zhì)量之積成正比，而與它們之間距離的平方成反比類推而成。最初的公式形式是：Tij=PiPjdij2隨后又根據(jù)各種約束條件提出了不同的重力模型。無約束眾力模型：計(jì)算公式如下：?jiǎn)渭s束重力模型：1）伍爾希斯重力模型：計(jì)算公式如下：2）美國公路局重力模型（B.P.R.模型）：計(jì)算公式如下：3）雙約束重力模型：計(jì)算公式如下：三、交通方式選擇預(yù)測(cè)交通方式劃分就是要把各交通小區(qū)之間的分布交通量分配給各種交通方式，從而在

10、各自的交通網(wǎng)上進(jìn)行分配。、總量控制法根據(jù)地區(qū)歷年公路、鐵路、水運(yùn)等運(yùn)輸方式運(yùn)量分擔(dān)及設(shè)施水平統(tǒng)計(jì)資料，建立總量分擔(dān)模型。例如，對(duì)公路客貨運(yùn)分擔(dān)量，可以選擇如下Logist模型：y=100k（1+ex）按各交通小區(qū)現(xiàn)狀的非公路客貨運(yùn)量分擔(dān)比例，同時(shí)考慮各小區(qū)未來非公路方式設(shè)施水平和運(yùn)輸能力變化的影響，將非公路客貨運(yùn)量分配到各小區(qū)中，得到各小區(qū)未來非公路客貨運(yùn)量，即：V=Vi0V0VRi其中，V可由下式計(jì)算：V=T（1-y）將各小區(qū)預(yù)測(cè)的全方式客貨運(yùn)量中減去上一步確定的非公路客貨運(yùn)量，得到小區(qū)預(yù)測(cè)的公路客貨運(yùn)量：Hi=Ti-Vi、運(yùn)輸方式分擔(dān)率法該法根據(jù)基年的公路、鐵路、水運(yùn)等OD表及運(yùn)費(fèi)、運(yùn)輸全

11、過程時(shí)間表，建立方式劃分分擔(dān)率預(yù)測(cè)模型并進(jìn)行標(biāo)定、檢驗(yàn)。通常采用如下形式：Pi,j,m=eUmm=1neUm根據(jù)上述方式分擔(dān)模型，考慮未來地區(qū)各種方式的建設(shè)水平和運(yùn)能變化，預(yù)測(cè)確定各小區(qū)間公路客貨運(yùn)分擔(dān)率Pi,j,m和分擔(dān)量Xi,j,h：Xi,j,h=Ti,j,Pi,j,h四、交通分配預(yù)測(cè)交通分配就是把各種出行方式的空間OD量分配到具體的交通網(wǎng)絡(luò)上，通過交通分配所得的路段、交叉口交通量資料是檢驗(yàn)道路規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)是否合理的依據(jù)。WARDROP原理Wardrop第一原理：網(wǎng)絡(luò)上的交通以這樣一種方式分布，就是所有使用的路線都比沒有使用的路線費(fèi)用小。用戶優(yōu)化平衡模型（User Optimized Equilibrium）