【交通模型】上海交通规划模型技术特点

近期,由上海市城市规划设计研究院研发的“上海市交通规划模型”通过了专家评审,为提高交通模型的开放性,增加规划师对交通模型的了解,更好地实现城市规划和交通规划及交通模型的互动,促进交通模型的应用和不断改进,本文将介绍该交通模型的主要技术特点。

对于上海这样的特大城市,研发适应规划决策的交通模型具有挑战性。上海城乡空间结构已经呈现多核、多层、多轴的发展态势,交通模型从解析单核的城市交通向城镇群交通方向转变,模型结构既要考虑区域差异化,又要考虑区域之间空间联系,同时还要注重和土地利用的一体化分析,模型数据输入和校核工作量大,模型结构复杂,计算量大。在快速城市化和机动化、居民生活水平提高、多模式交通体系发展背景下,出行行为的多样化和出行过程的复杂,也大大提高了建模难度。为应对这些挑战,在建立模型的过程中,“上海市交通规划模型”,在很多方面做了许多技术上的创新和尝试。

1现状模型—多元数据融合及综合扩样校核



模型采用了传统调查和大数据应用相结合的方法,实现了大数据和抽样调查数据的融合分析。一方面整合了规划用地、人口、就业、交通设施和居民出行调查等数据库。另一方面,也充分发挥了GPS数据、手机信令等大数据的优势,结合传统调查进行了综合校验分析。例如利用手机大数据集群计算技术与城市活动模型,对职住分布、人员出行分布以及流动人口出行特征进行分析,成为交通模型的参数标定和结果校核的手段。

图:多元数据融合及综合扩样校核技术

2精细化的交通网络数据库维护技术



交通网络是交通模型的基本输入,主要包括具有拓扑关系的基础道路网、基础轨道交通网、各种交通模式的换乘连线、形心连线,公交线路(含轨道交通列车运行交路)和站点、站台等,数据库还包括这些网络的各类属性数据,如道路网络的道路等级、车道数,限速、是否收费、是否单行等属性,公交网络的线路发车频率、票价等属性。本次交通模型将GIS提取与交通模型网络进行了的结合,使得模型网络更加精细化,尤其是复杂立交、交通管理措施(单行、禁左、禁摩、禁货等)在交通网络中的表达。为了克服公交数据库的创建和维护工作量大、技术性强、维护周期长等困难,快速反应交通规划方案,在这次建模过程中,创新研发了公交模型数据库自动创建和移植技术,并开发了相应的工具,大大提高了公交数据库的维护效率,该技术在交通模型界也引起了较大的反响。

图:公交数据库自动创建和移植技术

3适应多核城镇群的出行空间分布模型



出行分布模型采用综合性交通成本作为阻抗,体现交通设施引导城市空间发展的因素,并引入“K因子”来考虑模型解释变量以外的因素,适应多核、多层、多轴的不同城市空间发展情境的需要。标定出的“K因子”小于1时表示区域之间的联系比无“K因子”的引力模型计算的情况要弱,如黄浦江两岸,外环线内外、郊环线内外等这些区域之间的实际出行量(各类调查获取)比无“K因子”的引力模型计算的出行量小;而标定出的“K因子”大于1时表示区域之间的联系比无“K因子”的引力模型计算的情况要强,如各新城与中心城之间的实际出行量(各类调查获取)比无“K因子”的引力模型计算的出行量大。

图:现状出行分布模型标定得到的“K因子”分布

4空间差别化的方式选择模型



交通方式选择模型采用了基于效用理论的离散选择模型,改进了交通方式的分层结构(10种主交通方式及各轨道接驳交通方式),在每个方式的效用中考虑多种出行成本,来反应交通服务水平(如公交的车内、车外时间)和交通政策(如小汽车停车费、公交换乘优惠政策),同时,本次交通模型进行了技术上的创新,研发了空间差别化的交通方式选择模型,将全市的出行分为6个出行目的和38个出行空间(如浦西中心区内部、进出浦西中心区、新城内部、新城与中心城等)分别进行方式选择模型参数的标定。

54D互联的模型修正方法



土地利用和交通设施规划直接影响了出行强度、空间分布及交通模式,进而决定了交通实际运行状态。模型考虑了“4D”来阐释用地和交通关系,Density:开发密度,如容积率会影响地区的出行强度;Diversity:多样性,如用地混合程度人口岗位比会影响区内出行的比重;Design:城市设计,如街坊尺度的大小会影响步行方式的出行比重;Destination Accessibility:目的地可达性,如公交可达性会影响地区公交方式的出行比重等。

图:不同的街坊尺度下地区步行方式出行比重差异也较大

6灵活的模型流程管理方法



本次模型设计了先进的模型流程管理方法,不仅使模型应用者能够清晰了解模型结构,进行模型结果的联调联试,方便在开展不同项目时进行计算模块的选择,减少不必要的重复计算,提高模型的管理水平和反应速度。例如进行一个轨道交通新线的规划项目,类似新的轨道线路这样的重要交通设施会改变交通网络的出行成本,而一条小的支路的打通可能影响的只是局部地区的道路交通流量,因此两类项目所需要进行计算模块和步骤是完全不同。

图:模型流程管理示意图

随着上海的发展,上海的模型功能将更强大,市规划院模型研发团队将在模型的应用中不断扩展模型应用范围,并在应用的基础上修正模型、充实功能,逐步建立一系列的子模型,希望大家持续关注模型的成长。

期内容由上海市城市规划设计研究院综合交通规划分院模型研发团队供稿