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成果名称:  基于交通模型实时滑动校核的高速公路流量预测及收益分析一体化技术支撑平台研究 技术领域:  交通信息化
体现形式:  新技术 项目名称:  基于交通模型实时滑动校核的高速公路流量预测及收益分析一体化技术支撑平台研究
完成单位:  深圳高速公路股份有限公司 项目负责人:  方杰
项目成员:  方杰 段仲渊 林文新 罗建科 连萌
研究开始时间:  2013-03-01 研究结束时间:  2014-03-01
联系人:  罗建科 联系邮箱:  swjtuzzb@163.com
验收编号:  粤交科验字[2015]69号 验收时间:  2015-08-27
 

基于交通模型实时滑动校核的高速公路流量预测及收益分析一体化技术支撑平台研究

发布人:方杰        发布时间:2018-01-26        浏览次数:612
知识产权声明:         项目研究成果是本团队独立进行研究工作所取得的成果,研究成果归完成单位所有,如发现本项目研究成果被恶意抄袭,本项目团队将进行法律追究。

1.任务来源
            广东省交通运输厅2013年度市场主导性科技计划项目,项目编号:科技-2013-02-098。
2.应用领域和技术原理
            交通量预测是以预测科学的理论和方法为基础,以交通系统为对象,综合考虑交通影响区域的经济发展水平和产业结构等变化,通过一定的手段和方法推算出研究区域内各交通线路上未来的交通量。交通量预测结果是评价高等级公路建设项目必要性、收费效益和主管部门决策的重要参考信息来源,在新、改建工程中确定公路技术等级、建设规模、收费站可行性决策、收费额和收费年限预测、公路日常管理和养护、公路使用功能评定等方面发挥着重要的作用。由于交通量预测涉及到技术、政策等因素的影响,如何准确地把握交通发展的客观规律,提高交通量预测的可靠性,一直是交通预测者所追求的目标。
3.性能指标
            (1)完成研究任务,提交科学、有效、符合要求的深圳市高速公路交通模型开发技术报告、建立基于交通模型实时滑动校核的高速公路流量预测及收益分析一体化技术支撑平台。
(2)发表3-5篇高水平论文。
4.成果关键技术介绍
            本课题拟建立一套完整的模型平台软件,简化复杂的模型计算过程。本平台系统是开放的系统,可通过改变路网设置、交通小区属性等模型参数,实现对高速公路流量及收益在不同的假设情景条件下,如项目改扩建、竞争道路改变、经济增长和收益费率调整等因素的快速预测,本项目定位为:
1、一种基于“四阶段”理论的城市交通模型:采用“四阶段”方法,对深莞惠区域划分交通分区,建立面向深莞惠三市全路网(包括高速公路、城市骨架道路)的交通模型;
2、一个开放可修改的模型平台:模型中道路属性、交通小区属性等参数可根据实际需要调整,设置不同的假设场景;
3、一套简单易操作的模型界面:应用基于TransCAD二次开发编译模型平台软件,可实现交通量预测结果的一键式图形化表现形式,降低模型的使用难度。
      交通模型是国内外进行中长期重大交通基建与投资决策最主要技术手段。根据深高速直管路段交通量预测研究项目的研究内容和要求,深圳市高速公路交通模型系统主要面向不同假设情景下的交通流量预测,为深高速优化经营管理、制定发展战略、保持专业化管理公司地位提供量化的决策支持。
5.与国内外同类技术比较
            高速公路收益分析与流量直接相关,把握了流量的变化,根据费率转换表,即可把握收益的变化,因此流量预测为本次工作的核心重点。国内目前国内外预测高速公路流量预测的方法主要有以下三种:
(1)对高速公路现状流量进行调查,根据调查结果及未来年的增长假设,直接对流量进行增长定基或定标的预测,常用方法有平均增长曲线、指数曲线或S型曲线及运用其它指标的一元回归曲线或多元回归曲线等。这些方法均无法考虑道路实际的通行能力、费率调整或竞争道路开通以及区域土地利用发生重大变化因素等带来的影响。
(2)在第一种的方法基础上,对竞争道路的影响做交通量转移或者新开高速公路的诱增比例假设,由于高速公路收费的复杂性和驾驶员对于费用的不同敏感程度,假设往往难以把握,同时增长系数仍有赖于专家的经验判断。
(3)克服原有对道路直接预测的方法,转而从交通量产生的源头出发,建立交通模型,先预测各小区的车流量增长需求,获得车辆OD,进行在高速公路网及相关的道路系统中进行交通分配,引入交通模型后,道路的改扩建的影响,通过模型的校核,比较容易准确评估其转移或诱增。由于交通模型一般基于某个基础年和若干个规划年,随着年份的推移,宏观背景的不可预见等因素影响,其误差也逐年增大。
因此,交通模型技术为国内外对高速公路流量预测的最佳方法,但交通模型需求对参数的标定,评估合理合适的参数,需要花费较大的精力;同时如何降低交通模型预测随年份的推移,误差变大的问题,是国内外研究普遍存在的难点。
6.成果的创造性、先进性
            (1)建模理论方法创新——突破传统城市模型边界,建立深莞惠都市圈城市模型
高速公路承担大量中长距离出行,单一城市边界无法覆盖其影响范围,需要在更大范围内建模;鉴于同步预测多条位于城市连绵区的高速公路,传统公路预测方法适用性较差,本项目采用城市模型预测方法,将预测年分为短期、中长期分别预测,解决城市连绵区高速公路出入口密集布设条件下,多条高速公路流量难以同时准确预测的问题。
(2)静态模型向动态模型的转变——国内首次提出基于联网收费数据的实时滑动、向前动态校核的交通模型预测技术
借鉴时间序列数据的指数平滑、移动平均等预测方法,大胆运用于交通模型预测,提出了基于联网收费数据的滑动校核方法:充分利用历史及实时的高速公路运营数据,按年、季、月三个维度对模型进行滑动校核,提升车辆OD与交通小区产生与吸引的拟合,进一步提高模型预测的精度,即通过开发滑动校核软件模块,根据需要,不断对模型进行多次校核调整,避免仅做一次模型校核,往后误差不断放大的问题。
(3)前移基础年——实现多年份、多指标超高精度控制,预测精度达到行业领先水平
本项目将基础年往前推移至2010年,在2010年模型校核的基础上,增加2011、2012和2013年的模型结果检验,从断面流量、折合全程自然车、折合全程标准车及分路段路费收益等多维度统计指标进行校核,实现多年份、多指标校核,提高基础年模型的拟合精度,预测误差小于5%,精度达到行业领先水平,为深高速公司投资、预算等专业化决策提供精确的量化支持。
(4)复杂的模型系统构建,灵活可靠的系统运作——融合多种技术、利用多种语言,构建稳健、可靠的高速公路模型系统
综合运用了数据库、GIS地理信息、模型引擎接口二次开发等技术,利用GISDK、SQL等语言,自主开发了深圳市高速公路模型系统,实现了高速公路流量预测和收益一体化分析预测。利用模型系统,可根据实际情况在不同的条件灵活预测评估测试方案,大幅提高了模型系统的实用性。
(5)提供可依赖的应用形式——完全自主开发面向实际业务需求的用户使用界面
面向委托单位实际应用需求,自主开发了一键式用户使用界面,在高速公路流量预测和收益一体化分析预测基础上,可实现标准化图表导出,与业务需求对接,大幅降低了非专业模型工作者使用难度同时,极大地提高了预测工作效率与增强了业务决策能力。
7.作用意义
            本项目依托于深高速直管路段交通量预测研究,该项目将研究深圳市域内的整体道路网,重点研究深圳市内的高速公路系统的交通量特性,以深圳高速公路股份有限公司直接管理的5条高速公路:梅观高速、机荷高速(东西段)、南光高速、盐排高速、盐坝高速未来年的预测交通量作为主要标的。本项目通过建立一套基于城市宏观交通模型的高速公路流量预测模型工具,对深圳高速公路股份有限公司直管路段交通流量进行建模预测,并开发易用、集成化的模型界面工具,为深高速公司内部建立一套流量预测模型评估平台,以快速响应深高速直管路段的流量预测,改扩建方案的评估,同时作为一把内部尺子,衡量第三方咨询机构的预测成果。
8.推广应用前景与措施
            科学合理预测收益期内的交通量及其所得收益,是项目投资决策的重要依据,同时也是上市公司资金筹措重要保障。受传统公路交通量预测方法的影响,目前深圳市高速公路实际承载的交通量与工可预测值相差较大,对公司投融资计划、年度财务预算、工程改扩建规划产生了较大的影响。
    建立一套基于交通模型实时滑动校核的高速公路流量与收益预测一体化平台的研究,主要运用交通模型技术,整合深圳地区深高速直管路段交通量流量预测和年度收益,集成一体化自动分析评估。本研究将重点探讨高速公路流量预测与收益交通模型的建设和研发流程,研究设计面向高速公路运营公司实际工作应用的软件系统,确定预测指标、工作流程、多样化的表现形式。在交通预测模型一体化平台的基础上,提出符合深圳市高速公路交通量预测的模型指标体系,为此系统在深圳市范围内的推广应用打下基础。同时,研究成果也可为广东省内其他高速公路运营公司的交通量预测提供借鉴的思路。
9.推广应用存的问题和改进意见
            暂无
10.相关附件材料
[application/pdf]工作报告 2018-01-26 下载 0 次
[application/pdf]研究报告(公开简版)(PDF)(非政府引导性课题必须) 2018-01-26 下载 0 次
[application/pdf]研究报告(公开简版) 2018-01-26 下载 0 次
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