本书系统阐述了交通规划的基本理论和方法,介绍了国内外交通规划领域的最新研究成果。主要内容包括交通调查、交通发生与吸引、交通分布、交通方式分担、非集计模型、交通分配及其扩展模型、组合模型、动态交通分析、规划方案评价、可持续发展的交通运输系统以及上述理论的应用等。
本书内容新颖,体系完整,理论精辟,深入浅出,系统性强,并注重理论应用,充分反映了交通规划领域的最新研究成果和发展方向。
随着社会经济的持续快速发展,我国城市化、机动化进程加快,城市交通问题日益严峻,已经成为国民经济发展的瓶颈,并成为全国各级政府和普通民众广泛关注的焦点问题。解决当前如此复杂的城市交通问题离不开交通规划理论的指导。交通规划的核心理论形成于20世纪50年代,我国交通规划理论的研究和实践始于20世纪70年代末期。20多年来,在众多专家学者的共同努力下,交通规划领域的科研和实践从无到有,逐渐发展起来,获得了长足的长进,积累了较为丰富的理论成果和实践经验。
笔者多年来一直从事交通规划的教学和实践工作,深刻地认识到,要培养出色的交通规划方面的学生,一定要有好的教材。笔者认为好的教材应该不仅仅只局限于阐述基础理论,还应该很清晰地介绍研究前沿;不仅仅重视课堂教学,还应该强调规划实践;不仅仅讲解模型与方法,还应该着重强调建模思路与应用条件。经过十几年的教学探索,基于上述对好教材的理解,笔者特组织了交通规划理论系列教材,这套教材注重系统性、先进性、实用性和前瞻性,具体包括《交通规划理论与方法》、《交通规划习题集》、《城市交通规划案例集》、《交通规划理论研究前沿》。主教材《交通规划理论与方法》主要阐述交通规划的基本理论;习题集针对主教材提供了比较全面的习题训练,可以帮助读者加深理解各部分基本理论知识,初步奠定理论应用的基础;案例集提供了覆盖各类交通规划项目的案例和点评,可以帮助读者融会贯通所学知识,培养承担实际规划项目的能力;研究前沿主要阐释了国内外交通规划理论的最新科研成果和发展趋势,可以帮助读者把握交通规划理论的前沿热点研究,增强研究选题和独立开展科研的能力。这四本教材相辅相成,逐步展开了从基本理论到前沿研究和工程实践的两条主线,组成了一个完整的教学培养的内容和体系。2004年,本系列教材对应的课程成为清华大学精品课程,2006年,本系列教材入选教育部“十一五”国家教材规划。随着我国交通事业的迅速发展,科学、合理的规划变得越来越重要,作者期待着本系列教材能够为进一步发展完善我国的交通规划理论体系,为培养更多高水平的交通规划与管理人才贡献微薄之力。
《交通规划理论与方法》第1版自1998年3月出版以来,一直在清华大学及其他一些院校用做本科生或研究生教材。笔者总结了多年的教学实践经验,并吸纳了部分教师对本书的修改建议,进行了修订工作。此次修订主要补充了非集计模型、交通分配模型与算法相关的一些新内容,同时新增加了理论与模型应用的章节,并增加了若干例题说明。
交通规划理论与方法(第2版)在此次修订过程中,北京交通大学杨冰教授、邵春福教授,北京工业大学关宏志教授,东南大学陈学武教授,西南交通大学张殿业教授、张锦教授,长沙理工大学刘伟铭教授,武汉理工大学朱顺应教授等对本书的修改提出了很多宝贵的意见和建议。在第1版教材使用过程中,笔者所在的清华大学交通研究所自1994年以来的历届研究生对教材的修改完善也陆续提出了很多建议,并通过多年的作业积累提供了习题答案,特别是王建伟博士和焦朋朋博士作为笔者修改教材的助手做了很多工作,笔者在此一并深表谢意。
由于笔者学识水平有限,书中难免存在不足之处,殷切地希望广大读者对本书的缺点和不足提出批评指正,笔者将不胜感激。
第1章交通系统规划1
1.1交通规划的必要性1
1.1.1城市交通问题与交通规划1
1.1.2交通规划的作用与分类2
1.1.3城市综合交通规划发展经纬及其必要性3
1.2交通规划的系统工程分析方法5
1.2.1交通系统工程分析方法5
1.2.2交通供求关系的平衡与基本分析框架8
1.3交通的供求平衡10
1.3.1基本性质与关系10
1.3.2市场分级与交通需求函数13
1.3.3道路的服务函数的性质14
1.3.4道路建设的效果与社会经济活动的变化15
1.4交通系统规划的过程16
1.4.1决策过程与规划操作过程17
1.4.2交通系统规划过程的实例19
1.5城市交通规划的思路与观点22
小结28
第2章交通调查与分析29
2.1概述29
2.2与交通调查相关的基本概念与分类31
2.2.1交通的量测单位和基本概念31
2.2.2交通调查的分类33
2.3居民出行调查与分析33
2.3.1调查目的33
2.3.2调查内容与方法34
2.3.3调查流程36
2.3.4调查分析39
2.4交通流特性调查39
2.4.1交通量调查39
2.4.2车速调查40
2.4.3交通密度调查41
2.4.4行车延误调查42
2.4.5饱和交通量调查43
2.5机动车OD、自行车及行人调查45
2.5.1机动车OD调查与货物流通调查45
2.5.2自行车使用调查46
2.5.3行人交通调查46
2.6公共交通调查46
2.6.1公共交通客流调查46
2.6.2公共交通意向调查47
2.6.3出租车营运调查47
2.7停车调查47
小结49
第3章交通与土地利用50
3.1交通方式与城市发展50
3.1.1不同交通方式支撑下的城市形态及其发展50
3.1.2不同交通方式决定的市区范围52
3.2交通与土地利用的关系53
3.2.1交通与土地利用的相互作用机理53
3.2.2交通和区位理论54
3.2.3交通与商业区位理论55
3.2.4交通和工业区位理论57
3.2.5交通和住宅用地区位58
3.3土地利用模型58
3.3.1汉森模型59
3.3.2劳瑞模型60
3.3.3住宅选址的凯因模型66
3.3.4加强土地利用规划71
小结72
第4章交通的发生与吸引74
4.1概述74
4.2影响交通量产生的因素74
4.2.1土地利用74
4.2.2家庭75
4.3生成交通量的预测76
4.4发生、吸引交通量的预测79
4.4.1增长率法79
4.4.2原单位法80
4.4.3函数模型法80
4.5有关发生交通量分析的新动向81
小结85
第5章交通分布86
5.1概述86
5.2增长率法87
5.2.1预测步骤和模型87
5.2.2计算实例89
5.3重力模型法90
5.3.1基本形式90
5.3.2算例和内内距离91
5.3.3修正重力模型93
5.4机会模型法94
5.5各种方法的特性比较97
小结98
第6章交通方式分担100
6.1交通方式分担的概念100
6.2影响交通方式选择的因素101
6.2.1出行主体(者)的特性101
6.2.2出行特性101
6.2.3交通设施的特点102
6.3交通方式选择阶段的分析方法102
6.3.1预测体系的分类102
6.3.2交通方式分担的预测模型104
6.4实用预测模型介绍105
6.4.1分担率曲线法105
6.4.2函数模型法106
小结107
第7章非集计模型的理论与方法108
7.1概述108
7.2非集计模型的基本理论109
7.2.1非集计模型的数学表述110
7.2.2效用最大值的数学期望值112
7.2.3效用函数113
7.3常用的非集计行为模型114
7.3.1多项Logit(分对数)模型114
7.3.2NL模型115
7.4非集计模型的计算117
7.4.1多项Logit模型的计算117
7.4.2NL模型的计算125
7.5非集计模型的预测130
7.5.1集计问题和集计方法130
7.5.2可转移性评价及转移方法132
7.6非集计模型的应用实例135
7.6.1非集计模型在交通领域中的应用135
7.6.2非集计模型在交通方式选择中的应用136
小结142
第8章交通分配基础145
8.1交通分配问题的基本概念145
8.1.1交通分配与平衡145
8.1.2走行时间交通流量函数146
8.1.3交通网络的抽象与简化147
8.2最短路径的计算方法148
8.2.1概述148
8.2.2Dijkstra算法150
8.2.3Floyd算法152
8.2.4考虑交通网络转向限制的边标号算法155
8.3道路的通行能力158
8.3.1道路通行能力的概念和分类158
8.3.2路段通行能力的计算160
8.3.3路口通行能力的计算164
小结171
第9章交通分配173
9.1交通分配方法173
9.1.1概述173
9.1.201分配法173
9.1.3增量分配法174
9.1.4连续平均法175
9.2平衡分配法176
9.2.1平衡分配模型的建立176
9.2.2平衡分配模型的解法179
9.3系统最优化的交通分配182
9.4随机分配模型185
9.4.1引言185
9.4.2非集计选择模型186
9.4.3随机模型在交通流量分配中的应用及其算法188
9.5交通分配模型中存在的问题204
9.5.1对交通流量的近似假定204
9.5.2利用者路线选择方法的假定205
9.5.3交通网络的局限性205
小结206
第10章平衡交通分配模型的扩展208
10.1弹性需求分配模型208
10.1.1弹性需求下的平衡分配模型208
10.1.2模型解法210
10.2考虑路段交通量相互影响的平衡模型212
10.2.1一般化路段走行时间函数213
10.2.2路段间相互影响对称情况下的平衡问题及解法213
10.2.3路段间相互影响不对称情况下的
平衡问题及解法216
小结216
第11章组合模型220
11.1多出行方式的选择220
11.1.1出行方式间的用户平衡状态220
11.1.2实用交通方式分担模型221
11.2方式间独立的组合模型221
11.2.1概述221
11.2.2理论与模型222
11.3考虑方式间相互影响的组合模型226
11.4多出行方式中公共交通线路的选择230
11.4.1公共交通线路言穹椒?31
11.4.2组合模型中非用户均衡公共交通线路选择232
11.5模型应用中几个主要问题的讨论233
11.5.1方式间独立的组合模型233
11.5.2考虑方式间相互影响的组合模型234
11.5.3路段走行函数的确定234
11.6组合模型的其他形式及研究前景234
11.6.1交通分布·交通分配组合模型235
11.6.2方式分担·交通分布·交通分配组合模型238
11.6.3交通产生·交通分布·方式分担·交通分配
组合模型239
小结241
第12章动态交通分析模型242
12.1动态交通分析模型的意义与特征242
12.2动态交通分配理论发展回顾244
12.3交通流模型246
12.3.1I/O模型247
12.3.2单纯连续模型248
12.3.3高次连续模型249
12.4动态系统最优分配模型250
12.4.1动态路径选择原则250
12.4.2数学模型251
12.4.3模型的最优解条件253
12.4.4最优解条件的经济学解释255
12.4.5动态系统最优分配模型的求解257
12.5动态用户最优分配模型258
12.5.1动态路径选择原则259
12.5.2模型的建立260
12.5.3模型的最优解条件262
12.5.4模型最优解的经济学解释263
12.5.5模型的求解264
小结266
第13章交通需求快速预测模型268
13.1通过路段交通量推算OD矩阵268
13.1.1理论基础268
13.1.2路线选择和矩阵估计269
13.1.3通过路段交通量进行模型估计269
13.1.4通过路段交通量直接推求OD矩阵272
13.1.5ME2的局限性和改进的ME2275
13.1.6极大似然模型276
13.1.7非比例分配法下的矩阵估计277
13.2基于观测路段流量反推OD交通量的实用方法277
13.2.1路段交通量最优推定法278
13.2.2OD交通量最优推算法模型280
13.2.3基于现状OD交通量的方法281
13.2.4模型的特点和问题284
13.3简化的方式划分模型285
13.4战略规划方法286
13.5干道模型287
13.6边际需求模型287
小结288
第14章交通规划理论与模型的应用研究289
14.1进行综合交通网络整合规划的必要性与关键问题289
14.1.1进行综合交通网络整合规划的必要性289
14.1.2综合交通网络规划的关键问题290
14.2道路网规划291
14.2.1道路网规划综述291
14.2.2道路网规划原则与技术路线292
14.2.3路网容量293
14.2.4道路网规划方法297
14.3轨道交通规划300
14.3.1轨道交通线网规划300
14.3.2轨道交通客流预测方法301
14.4公共交通线网规划306
14.4.1公共交通线网规划的目的、思路及基本内容306
14.4.2公共交通线网规划的影响因素307
14.4.3公交线网优化308
14.5综合交通枢纽规划310
14.5.1综合交通枢纽的定义与内涵310
14.5.2综合交通枢纽规划的地位及主要内容311
14.5.3交通枢纽总体布局规划的主要步骤312
14.5.4综合交通枢纽总体布局规划模型313
14.6停车规划317
14.6.1停车规划概述317
14.6.2停车需求的定义及其特性318
14.6.3停车需求预测模型及比较320
14.7道路交通管理规划323
14.7.1道路交通管理规划概述323
14.7.2城市交通流组织325
14.7.3交通流组织方案评价328
小结331
第15章规划方案的评价332
15.1社会基础设施建设的效益332
15.1.1受效益影响的主体332
15.1.2社会基础设施建设的效益的分类333
15.2规划方案评价的基本思路334
15.3交通规划评价的步骤336
15.4交通规划的评价主体与评价指标337
15.5交通规划不同评价主体的评价方法338
15.5.1使用者角度的评价方法338
15.5.2经营者角度的评价方法339
15.5.3周围居民角度的评价方法340
15.5.4地域社会、自治体角度的评价方法340
15.6交通规划的综合评价法341
15.7几种主要的评价方法342
15.8交通建设项目经济评价347
15.9交通建设项目财务评价349
15.9.1财务评价的费用计算349
15.9.2财务评价的效益计算350
15.9.3财务效益分析351
15.10国民经济评价352
15.10.1国民经济评价的费用352
15.10.2轨道交通综合效益353
15.10.3国民经济评价分析354
15.10.4几点说明356
小结358
参考文献360