乌鲁木齐市交通规划模型开发及应用

程志华

（乌鲁木齐市城市综合交通项目研究中心，新疆 乌鲁木齐 830063）

0 引言

近年来，伴随着国民经济的持续、快速、稳定增长，乌鲁木齐市交通工作面临日益严峻的挑战。城市交通决策不仅得到乌鲁木齐市政府的高度重视，而且受到社会各方面的广泛关注。城市交通决策的科学化、精细化，对支撑决策的技术体系和技术方法提出了越来越高的要求。因此，交通模型的研究与应用就显得尤为重要。乌鲁木齐市早期的交通规划模型开发于2006年，开发的目的是为了支持2006年开展的乌鲁木齐市公共交通规划。在城市道路系统和居民生活水平都有了显著的变化，模型应用需求不断增加的情况下，亟待结合最新的综合交通调查成果对乌鲁木齐市交通规划模型进行优化完善。

1 模型开发

1.1 模型结构

乌鲁木齐交通规划模型采用了四阶段模型架构，按以下4步骤构建交通规划模型，分别为：“出行产生”（Trip Generation）、“出行分布”（Trip Distribution）、“方式划分”（Modal Split）以及“出行分配”（Trip Assignment）。该模型中共包含了7个子模型，分别是：网络和出行成本模型、家庭拥车模型、出行生成模型、出行分布模型、方式选择模型、高峰小时模型及交通分配模型。

模型基本结构如图1所示。

1.2 模型输入

表1所示为模型输入的数据来源。

图1 乌鲁木齐市交通规划模型结构图

表1 乌鲁木齐市交通规划模型主要基础数据来源

表1 （续）

1.3 模型分析区域划分

本次研究区域的划分参考了行政区划边界、境界线以及乌鲁木齐市道路网结构等因素，将整个乌鲁木齐中心城区划分成372个交通小区、24个交通中区。同时根据居民出行调查成果，乌鲁木齐市居民出行存在地域差别。首先米东区和头屯河区的居民出行率明显高于天山区、沙依巴克区、新市区及水磨沟区；其次，米东区及头屯河区的区内外交通出行量比约为7∶1，远高于天山区、沙依巴真区、新市区、水磨沟区的2∶1的比例。这两点都说明米东区及头屯河区与传统的乌鲁木齐市主城区联系并不紧密，同时米东区及头屯河区还呈现出一定的小城镇交通出行特征。因此在交通规划模型中，将乌鲁木齐中心城区划分为5个区域，对相关参数单独进行标定。其中，1号区域为天山区、沙依巴真区、新市区、水磨沟区的中心区域；2号区域为天山区、沙依巴真区、新市区、水磨沟区的外围区；3号区域主要覆盖头屯河八钢地区；4号区域为头屯河除八钢以外的区域；5号区域为米东区。模型分析区域划分结果如图2所示。

图2 乌鲁木齐市交通规划模型交通小区、中区和大区图

1.4 基础路网准备

1.4.1 道路网络

根据道路功能，共定义了5种道路类型，如表2所示。

表2 模型道路等级表

除小区连接线外，其他等级道路的延误函数采用公式（1）：

式中：tcur是路段的实际行车时间；t0是自由流行车时间，即道路长度/道路限速；Volume是路段交通负荷，单位是pcu；Capacity是路段容量；α，β是控制参数，详见表3。

表3 模型道路延误函数参数表

小区连接线采用如下延误函数：

1.4.2 公交网络

乌鲁木齐现有129条公交线路，主要集中在天山区、沙依巴克区、新市区和水磨沟区，公交线网已基本上覆盖了建成区范围内的主要道路，公交线网总长574km。目前运营的公交车辆基本为12m大型巴士。在模型中对公交车型的定义为座位数22个，最大载客数60人。公交线路的行车间隔参考了各公交公司提供的公交调度计划表。

公交的行程时间与社会车流息息相关。通过对公交GPS及出租车GPS行车数据的比对，公交行车速度约为小汽车行车速度的60%。公交线网现状详见图3。

1.5 参数设置

1.5.1 小汽车出行时间成本

模型对小汽车出行的时间成本采用如下公式进行计算：

式中：TTotal是一次出行的总耗时；Ti是在起始小区i内部的出行时间；Tj是在终点小区j内部的出行时间；Tij是在小区i和j之间的行程时间。小区之间的行程时间由路径的实际行车时间决定，小区内部的出行时间取2min/km。

1.5.2 公共交通出行时间成本

图3 乌鲁木齐市公交线网图

模型中主要考虑两种公共交通出行模式：一种为出租车，另一种为普通公交出行。出租车出行的时间成本与私人小汽车出行的时间成本计算方法一致。普通公交出行的时间成本包含到达及离开公交站点的步行时间，在公交站点的候车时间以及实际乘车时间。如果出行涉及换乘则还包括换乘车站之间的步行时间（非同站换乘）及换乘候车时间。可用如下公式表示：

式中：Ttotal是一次出行的总时耗；Walki是由起始小区i步行至站点的时间；Walkj是由终点小区j站点步行至目的地的时间；Waitij是在起始站点的候车时间；Tij是从起始小区i至终点小区j的公交行车时间；α是换乘因子，当存在换乘时α=1，否则α=0；Walkm是换乘站间的步行距离；Waitm是换乘候车的时间；Tm是换乘公交行车时间。

2 模型应用

目前乌鲁木齐市城市交通发展的一个主要特征是私人机动化的快速持续发展，这直接影响到乌鲁木齐市城市交通服务水平、居民出行方式选择等。乌鲁木齐交通规划模型为预测未来城市交通发展趋势提供了有效的支撑。模型主要分以下3种应用情景。

情景一：延续性。即不对私人机动化的发展采取任何限制措施。

情景二：均衡性。引入包括提高停车收费、中心区限行等针对交通需求进行管理的措施，同时加速推进公交专用道与快速公交的建设。

情景三：理想型。进一步提高停车收费以及限行力度，并对私人车辆购置采取限制措施，同时加快轨道交通建设。

2.1 模型对规划年交通方式结构的预测

规划年乌鲁木齐市的交通方式结构预测结果如图4、图5所示。

图4 规划年乌鲁木齐市的交通方式结构

图5 规划年乌鲁木齐市交通运行指标预测结果

通过图4和图5可以看出，交通政策对居民出行方式的影响是巨大的。随着未来乌鲁木齐中心城区的扩张，居民出行距离增长，无论在任何一种发展情景下慢行出行的比例均将显著下降，而交通政策导向将直接决定这一部分出行需求是转向公共交通还是私人小汽车。

2.2 模型对规划年交通运行指标的预测

模型预测的规划年乌鲁木齐市路网饱和度分布如图6所示。

图6 三种情景下道路网饱和度情况对比

3 结语

本文基于乌鲁木齐市2010年的居民出行调查数据、道路机动车流量与公交客流调查数据、境界线调查数据及其他相关资料，利用四阶段交通需求模型，建立了乌鲁木齐市的交通规划模型。根据3种规划年的交通发展情景，利用模型对乌鲁木齐市规划年交通运行情况和交通方式结构进行预测。预测结果已经在乌鲁木齐实际的交通研究项目中得到了验证。该模型的建立，为乌鲁木齐市的城市规划和建设提供了科学有效的定量分析基础。

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