城市交通规划课程设计

城市交通规划课程设计 成绩 土木工程与力学学院交通运输工程系 课程设计 课程名称:交通规划 专 业:交通工程 班 级:0902 学 号:U200915675 姓 名:姚崇富 指导教师:邹志云 职 称:教授 日 期:2013.1.24 第一章 设计概述 1.1 设计目的 通过课程设计使学生对《城市交通规划》课程的基本概念、基本原理以及模型与方法得到全面的复习与巩固，并且能在系统和综合运用本课程专业知识的课程设计教学环节中，掌握和熟悉城市交通规划预测的操作程序和具体方法，从而为毕业设计和将来走上工作岗位从事专业技术工作打下良好的基础。 课程设计是一个重要的教学环节，在指导教师的指导下，训练学生严谨求实、认真负责的工作作风和独立思考、精益求精的工作态度。 1.2设计题目 A市城市交通预测与未来路网规划设计。 1.3设计 1.3.1 运用城市交通预测理论与模型，进行道路网交通流量预测。包括: (1)道路网编码并简化; (2)未来出行分布预测,采用福莱特法和Transcad软件两种方法计算出行分布; (3)未来交通分配预测。(这里只考虑对高峰小时的小汽车交通量进行分配) 1.3.2 在对现在路网进行加载测试的基础上，根据小汽车高峰小时饱和度调整未来路网。包括: ? 通行能力的提高; ? 路段阻抗的降低。 调整路网的具体措施包括提高道路等级、新建道路等。将调整后的路网重新进行OD分布和流量分配，然后根据调整后的路网饱和度大小决定是否要继续优化道路网络。最终得到的路网饱和度应在合理范围内。 1.4 设计成果 1.4.1 说明书 包括设计步骤、计算过程、说明简图、计算表格。 1.4.2 图纸(图幅297×420mm) (1)未来出行分布(期望线图); (2)未来路网流量分配图; (3)未来路网规划设计方案图。 第二章 设计资料 2.1 A市基本情况 A市是某省政治、经济、文化中心城市，规划年(1995年)有人口107万，市区面积为 22352km，平均人口密度3040人/km。1995年工农业总产值为32亿元，人均国民收入为630元。该城市按功能分为五个大区:老市区、新市区、北工业区、南工业区和河西文教区。交 2通规划调查统计区域的面积为106.32km，道路长度约120.48km，公共汽车线路为111.88km， 22平均道路密度为1.13km/km，平均公汽线路密度为1.05km/km。全市出行总流量为165.1万人次/d，平均每人每天出行达1.54次以上。全市机动车数量为11964辆，其中货车6800辆、客车3412辆、摩托车1752辆。公共汽车数量1982年为425辆，运营客量可达到70.1万人次/d。建议小汽车方式出行的客流量比例取10%，高峰小时流量比取0.12，该市小汽车的平均载客人数为1.5人。(小汽车方式出行的比例可以根据需要，自行设定。) 详细情况见表2.1~表2.4。 表2.1 A市经济发展情况统计表 工 业 农 业 商业零售总额 人均国民年份 产值 年增长率产值 总额 收入(元) 年增长率(%) 年增长率(%) (万元) (%) (万元) (万元) 1988 145803 28965 52762 1989 128103 -12.1 31595 9.1 54045 2.4 1990 166296 29.8 33726 6.7 55589 2.9 1991 196516 18.2 40660 20.6 64548 16.1 1992 225661 14.8 45265 11.3 78090 21.0 579 1993 249300 10.5 44243 -2.2 91973 17.8 615 1994 253137 15.4 55060 24.5 97299 5.8 617 1995 262799 3.8 59546 8.2 103842 6.7 630 年平均增长率 11.5 11.2 10.4 表2.2 市区内土地利用分布表 规划分区 老市区 新市区 北工业区 南工业区 河西区 人口分布百分率(%) 32.6 20.4 14.1 20.0 12.9 2人口密度(万人/km) 5.4 2.62 1.31 0.48 0.39 客流百分率(%) 31.4 21.3 15.4 22.6 9.3 区域面积百分率(%) 6.1 7.8 10.9 41.7 33.5 表2.3 市区内道路与公共汽车线路长度 项 目 老市区 新市区 北工业区 南工业区 河西区 合计 26.46 8.34 11.55 44.39 35.58 106.32 区域面积(km) 17.62 20.17 15.49 41.09 26.11 120.48 道路长度(km) 22.73 2.43 1.34 0.93 0.73 路网密度(km/km) 平均 1.13 16.15 18.18 13.28 39.51 24.76 111.88 公共汽车线路长度(km) 22.5 2.18 1.15 0.89 0.69 公汽线路密度(km/km) 平均 1.05 0.92 0.57 0.63 0.44 0.81 线路覆盖率(%) 平均 0.93 表2.4 市区内拥有机动车数量(单位:辆) 车 种 老市区 新市区 北工业区 南工业区 河西区 合计 1611 1213 1116 2243 617 6800 货车 825 1153 118 876 440 3412 客车 623 389 103 475 162 1752 摩托车 3059 2755 1337 3594 1219 11964 合计 2.2 A市出行调查资料 A市于1995年进行全市客流出行调查，调查前结合行政区划和道路布局，并考虑河流、山脊、铁路等自然界线的特点，将整个城市划分为5个大功能区、41个交通小区，小区居民出行质点可落在主干道上，如图2.1。(5个大功能区的具体边界根据图2.1中的文字说明自己划定) 2.3 出行调查成果 A市客流出行调查经过制定出行调查表格和实地调查，采用电子计算机数据处理，汇总得出全日总客流量和公共汽车全日客流量OD调查表，如表2.5和表2.6所示。 表2.5 A市全日总客流量OD调查表(市区，郊区)(万人次/d) 老市区 新市区 北工业区 南工业区 河西区 出行生成量 D 点 O 点 1 2 3 4 5 q i老市区1 28.4 7.4 5.4 6.7 3.1 51.0 新市区2 7.3 18.5 2.5 4.9 1.6 34.8 北工业区3 5.4 2.5 14.9 1.4 1.2 25.4 南工业区4 6.9 4.8 1.5 22.6 1.2 37.0 河西区5 3.1 1.6 1.2 1.3 9.6 16.8 出行吸引量=Σu=165.0 51.1 34.8 25.5 36.9 16.7 Σqij U j 图 2.1 A市交通分区图 表2.6 A市公共汽车全日客流量OD调查表(市区，郊区)(万人次/d) D 老市区 新市区 北工业区 南工业区 河西区 出行生成量 点 O 点 1 2 3 4 5 q i老市区1 2.5 2.0 1.7 3.4 1.3 10.9 新市区2 2.0 1.4 0.9 2.1 0.6 7.0 北工业区3 1.7 0.9 1.0 0.9 0.4 4.9 南工业区4 3.5 2.1 0.9 3.9 0.5 10.9 河西区5 1.3 0.6 0. 4 0.5 1.9 4.7 出行吸引量11.0 7.0 4.9 10.8 4.7 Σq=Σu=38.4 ij U j 2.4 未来出行分布 根据各统计区内经济增长、人口增加、土地利用等建立出行和吸引模型推求得到未来(2007年)各统计区的出行增长率数值，其计算过程从略。 表2.7 A市交通分区交通增长系数 D 1 2 3 4 5 F iO 1 1.92 2 2.61 3 3.43 4 1.83 5 1.79 G 1.91 2.61 3.43 1.83 1.79 j 假定未来城市总客流量与公共交通全日客流量的增长率相同，要求对它们各自进行未来出行分布预测，采用福莱特法进行计算。 2.5 未来出行分配 只要求分配城市高峰小时的小汽车交通量，既可以采用户平衡法手算，路段阻抗如图2.2所示，也可以用软件计算。对于未来出行分配建议采用Transcad软件进行计算，分区之间的路段阻抗矩阵可以采用分区之间的最短路长度或最短时间，若路网中路段长度不合理，可自行决定放大或缩小。 铁路 节点编号 两节点间的行使时间 图 2.2 A市路网图 第三章 资料整理 3.1 路网整理 将现状路网图插入到auto CAD中，利用CAD画出路网。将路网内的道路分为主干道、次干道、支路三个等级，并分别画在不同的图层，整理后的路网如下图3.1所示: 图3.1 ,市路网图 3.2 交通分区 按照规划资料，将A市分为5个交通分区，分别是老市区、新市区、北工业去、南工业区、河西区。分区情况如下图,(,所示: 图,.2 交通分区图 3.3 交通预测 交通预测是交通规划中的核心内容之一，为制定城市交通政策、规划交通工程设施及安排交通工程项目实施计划提供定量的分析数据，包括: 1 城市未来各交通分区之间的出行量 2、未来各个交通分区之间的出行分布 3、城市未来的出行结构(各种出行方式所占的比例) 4、城市未来路网上的交通流量 3.3.1交通生成预测: 交通生成预测是交通需求四阶段预测中的第一阶段，是交通需求分析中最基本的部分，目标是求得各个对象地区的交通需求总量，即交通生成量(P)，进而在总量约束的条件下，求出各个交通小区的发生与吸引交通量(A)。 现状资料中，进行的OD调查为1995年的数据，对于2007年需要的OD数据，应进行需求预测。交通分布预测阶段要求用福莱特法进行预测，因此，交通生成预测将在下一节交通分布预测中给出。 3.3.2 出行分布预测 交通分布预测是交通规划四阶段预测模型中的第二阶段，是把交通的发生与吸引量预测阶段获得的各小区的出行量转换成小区之间的空间OD量，即OD矩阵。 3.3.2.1全日出行分布 1)福莱特法 福莱特法在进行交通分布预测时，认为两个分区之间出行分布量的增长，不仅与该两分区的出行量增长相关，还与其他相关分区的出行量增长系数相关。 福莱特法基于以下两点假设: fTGiGj,?未来出行分布与ij量分区出行增长系数成正比; ij fT?未来出行分布与ij量分区相关的地区性阻挠因素成反比。 ij 迭代一: 1、求各分区阻挠系数 两分区之间的阻挠系数计算公式: 0Pi (3— 1) L,i0TG,ijjj 0Ai (3— 2) L,j0TG,ijii 根据1995年OD调查表和2007年出行增长率表，计算后得到下表3.1: 表3.1 A市交通分区阻挠系数表 D 1 2 3 4 5 Li O 1 0.4641 2 0.4211 3 0.3496 4 0.4976 5 0.4974 Lj 0.4634 0.4207 0.3498 0.4977 0.4967 2、求未来出行分布 各个分区之间的出行分布用下式预测: 1f0 (3— 3) TTGGLL,，，，ijijijij2 计算得到表3.2: 表3.2 A市交通分区OD分布表 D 1 2 3 4 5 Pi O 1 48.3 16.4 14.5 11.3 5.1 95.6 2 16.1 53.0 8.6 10.8 3.4 91.9 3 14.4 8.6 61.3 3.7 3.1 91.1 4 11.6 10.5 4.0 37.7 2.0 65.7 5 5.1 3.4 3.1 2.1 15.3 29.1 Aj 95.5 92.0 91.5 65.6 28.9 3、求调整系数 按下式计算: 0T,ijj (3— 4) ,,GiifT,ijj 0T,ij'i (3— 5) ,,GjjfT,iji 计算得到表3. 1 调整系数表: 调整系数表 表3.3 D ,1 2 3 4 5 iO 1 1.0241 2 0.9878 3 0.9559 4 1.0302 5 1.0351 ,1.0225 0.9870 0.9558 1.0297 1.0340 j 0.951.05,,,因为所有的调整系数都满足，不需进行第二次迭代，计算结束。 2)利用trans CAD计算(重力模型法) 1、打开trans CAD，导入路网底图，将主干道、次干道、支路三个图层导入到地图的 线层、把交通分区图层层导入到地图的面层。(每条路段为一条线段，在交叉口处断开)。 2、检查线层的连通性，没有错误的点。 图3.3 导入的A市路网 4、 道路属性输入。对主干道、次干道以及支路输入车速、行程时间以及通行能力等属性值。 表3- 2 道路属性 道路 主干道 次干道 支路 通行能力(pcu/h) 4800 3600 2400 车速(km/h) 50 40 30 图3.4 输入的道路属性 5校区进行编号:老市区(101)、新市区(102)、北工业区(103)、南工业区(104)、河西区(105)，并输入属性。因为小区出行阻抗为0，不分配流量，这里只分配小区之间的出行次数。 图 3.5 道路属性的输入 6、建立型心连杆为把各个小区的出行量分配到路段上，给各个小区建立型心连杆。先质心输出，之后再倒入质心层，然后再制作型心连杆。 图3.6 小区型心连杆 7、型心连杆数据填充，型心连杆添加到线层中，建立选择集，输入公式小区编号<>null， 打开数据表，将“speed”值设为30，“capacity”的值设为2400，参照支路。 图3..7 型心连杆数据填充 8、创建路网文件，，至此基础交通数据已经建立完成。 9、计算阻抗矩阵(将质心选为选择集) 图3.8 小区出行阻抗矩阵(时间) 图3.9 小区出行阻抗矩阵(距离) 10、出行分布预测。对分布后的结果用小区编号表示后，得到下表。 表3- 3 出行分布(单位:万人次/d) 小区 101 102 103 104 105 101 17.63 12.72 11.21 5.74 102 17.56 9.23 8.81 3.29 103 12.56 9.15 5.69 2.41 104 11.22 8.86 5.77 2.15 105 5.81 3.34 2.47 2.18 a) 作期望线 作出各个分区之间的出行期望线 图3.10 小区出行期望线 3.3.2.2 公共交通出行分布 对于公共交通的出行分布，仅要求采用福莱特法进行计算。 迭代一: 1.计算阻挠系数 根据上述公式，计算得到: 表3- 4 公共交通分区阻挠系数 D 1 2 3 4 5 Li O 1 0.4472 2 0.4523 3 0.4302 4 0.4681 5 0.4827 Lj 0.4475 0.4517 0.4296 0.4670 0.4821 2、PA预测及出行分布 同全日出行方法，计算得到: 表3- 5 公共交通出行PA及分布 D 1 2 3 4 5 Li O 1 4.10 4.50 4.91 5.46 2.08 21.05 2 4.49 4.31 3.55 4.61 1.31 18.27 3 4.89 3.55 5.06 2.53 1.12 17.15 4 5.60 4.61 2.54 6.11 0.78 19.63 5 2.07 1.31 1.12 0.78 2.94 8.21 fAj T,84.3,,ij21.14 18.29 17.17 19.49 8.22 ij 3、计算调整系数 同全日出行方法，计算得到: 表3- 6 公共交通出行调整系数 D ,1 2 3 4 5 iO 1 0.9942 2 1.0001 3 0.9799 4 1.0160 5 1.0245 ,0.9937 0.9989 0.9786 1.0141 1.0234 j 4、调整系数验算 0.951.05,,,由表3-8，调整系数均满足，不需进行第二次迭代。 3.3.4 交通分配预测 交通分配是指将各个交通分区之间的出行分布量分配到交通网络的各条边上去的工作过程，是交通预测四阶段模型中的最后一个阶段。 交通分配通常采用Wardrop提出的用户平衡模型以及系统最优模型。本次课程设计中，采用用户平衡模型对高峰小时小汽车交通量进行分配。 1、计算高峰小时小汽车交通量 按照方式划分，小汽车占总出行量的10%，高峰小时系数为0.12，每小汽车乘坐1.5人计算，得到高峰小时小汽车小区出行量矩阵。 表3- 7 高峰小时小汽车出行量(单位:辆/h) D 101 102 103 104 105 O 101 0 1410.4 1017.6 896.8 459.2 102 1404.8 0 738.4 704.8 263.2 103 1004.8 732 0 455.2 192.8 104 897.6 708.8 461.6 0 172 105 464.8 267.2 197.6 174.4 0 图3.11 交通分配设置 图3.12 路网流量图 图3.13 路网饱和度 图3.14 路网饱和度图 2、VC比验算 由图3.14可以看出，各个路段中，大部分路段都满足道路VC比小于0.8的要求，可不进行调整。