四階段法在水運交通量預測中的應用
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
張秀俠 孫亭亭 凌中水
（安慶職業(yè)技術(shù)學院安慶246003）
摘要 預測水運交通量可以為水運交通的規(guī)劃、設計和船舶通航管理提供基礎(chǔ)性的依據(jù)。預測采用的方法很多，但是多數(shù)方法只是針對單條航道水運交通量的發(fā)展規(guī)律進行研究，并沒有揭示周邊航道對其產(chǎn)生的影響。文中從“四階段法”的基本思想人手，對船舶貨運量生成、分布，航道船型，水運交通量分配4個階段進行預測分析，得出該方法能較好地解決網(wǎng)絡交通量的預測問題。
關(guān)鍵詞 四階段法水運交通量預測
作為判定水運基礎(chǔ)設施建設的主要依據(jù)，水運交通量的預測結(jié)果是否合理、可靠，將直接關(guān)乎到水運工程項目的投資、效益，同時也為制定水運發(fā)展戰(zhàn)略、如何合理利用資源，以及怎樣充分發(fā)揮水運設施效益提供重要參考。水運交通量在確定航道基礎(chǔ)設施建設規(guī)模、航道未來的發(fā)展定位以及制定航道管理策略等方面占據(jù)不可或缺的一環(huán)。
目前，水運交通量預測方法很多，有時間序列法、彈性系數(shù)法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、灰色預測法、回歸模型、馬爾科夫鏈法等。但是對于一般的預測方法反映的只是單條航道的水運交通量的變化規(guī)律，并不能演示周邊航道條件變化對其的影響。“四階段法”是公路交通需求預測中的較為成熟的方法，它能較好地解決網(wǎng)絡交通量的預測問題。航道網(wǎng)水運交通量預測與公路網(wǎng)交通需求預測有著極為相似的地方，可將該方法引入到航道網(wǎng)水運交通量預測的研究中來，并根據(jù)航道中水運交通量的特點進行具體的分析應用。
1 “四階段法”的基本思想
在交通量預測理論的發(fā)展過程中，四階段預測法被認為是最為成熟并且被廣泛應用的預測方法。
交通生成、交通分布、交通方式選擇和交通分配是四階段預測法的4個階段。四階段法的具體步驟為：①對各小區(qū)未來經(jīng)濟社會發(fā)展趨勢進行預測；②對各小區(qū)交通總需求，即交通發(fā)生、吸引總量進行預測；③以規(guī)劃區(qū)域內(nèi)交通OD調(diào)查資料為依據(jù)，對小區(qū)發(fā)生、吸引總量在區(qū)域間的分布進行預測；④分配小區(qū)間的交通量到公路網(wǎng)上，對建設項目的交通量進行預測。四階段預測法的關(guān)鍵在于，首先要對影響區(qū)域進行OD調(diào)查，通過OD調(diào)查來掌握該路段的出行狀況，同時根據(jù)修正后的OD表去預測未來的交通分布，并將得到的結(jié)果按照相關(guān)預測模型分配到當?shù)馗鱾�路段的路網(wǎng)中去，最后根據(jù)路網(wǎng)中的交通量的大小來確定該路建設的相關(guān)技術(shù)參數(shù)。交通量預測的流程見圖1。
四階段法是建立在區(qū)域經(jīng)濟學分區(qū)原理基礎(chǔ)上，去預測未來的交通量水平，因為地方經(jīng)濟的發(fā)展與航道的交通量存在一定的關(guān)系，可將四階段法運用到航道交通量的預測問題中。
四階段預測法在水運交通量預測中的基本步驟為：①依據(jù)歷年航道交通量的統(tǒng)計資料與經(jīng)濟統(tǒng)計資料間的關(guān)系，建立“交通一經(jīng)濟”發(fā)展關(guān)系模型；②利用水域所處地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展速度來求得船舶數(shù)量的發(fā)展速度，并由此推算未來水運交通量的分布；③依據(jù)所在水域的經(jīng)濟發(fā)展狀況和航道狀況推測未來的船型；④依據(jù)未來交通量分布狀況和有關(guān)航道網(wǎng)絡資料，將船舶分布量分配到未來航道網(wǎng)上，最終得到該擬建項目和其他相關(guān)航道的未來水運交通量。
結(jié)合水運交通量的特征和現(xiàn)狀，運用四階段法需要在以下幾個方面做適當?shù)恼{(diào)整，包括基礎(chǔ)資料的統(tǒng)計、參數(shù)的選取以及預測模型的建立等。
1.1研究對象的確定
對航道交通量進行預測，研究調(diào)查的對象為航道上的交通量。OD調(diào)查為調(diào)查航道所處水域貨運量的基礎(chǔ)資料，包括貨物種類、貨物流向以及貨物的時段運量等，然后制作成OD調(diào)查表，這便是預測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
1.2預測4個階段的確定
公路路網(wǎng)多并且存在交織，使得公路運輸?shù)姆绞较鄬`活。公路運輸路線的選擇具有隨機性且環(huán)境依賴性小。然而，區(qū)域航道的線路比較單一，外部環(huán)境會在很大程度上影響其運輸線路的選擇，加上航道船型的發(fā)展也會影響其水運交通量的預測。依據(jù)四階段法的基本思想，結(jié)合航道運輸自身的特征，水運交通量預測的步驟如下：船舶貨運量生成預測、船舶貨運量分布預測、航道船型發(fā)展預測以及水運交通量的分配。
2水運交通量四階段預測法
2.1船舶貨運量的生成預測
船舶貨運量的生成預測是為了預測整個水域所處地區(qū)的貨運生成量。方法是將整個水域的航道劃分出幾個航道斷面，得出各個航道斷面的貨運生成量，見圖2。
對貨運量生成進行預測方法有生成率法、回歸分析法、類別生成率法、GM(1，1)灰色預測方法等�？蛇M行以下歸類：第一種是生成率法，該方法是結(jié)合收集貨運量生成的基本影響因素，依據(jù)它們與貨運量的關(guān)系建立模型進行預測；第二類是使用包括回歸分析法和時間序列法，根據(jù)歷史貨運量數(shù)據(jù)來預測貨運生成量；第三類是彈性系數(shù)法，是一種定性與定量相結(jié)合的分析法，首先研究確定貨運增長率與社會經(jīng)濟增長率之間的比例關(guān)系，依據(jù)社會經(jīng)濟未來的增長情況，預測貨運量增長率，進而預測將來的貨運生成量。
不同的航道現(xiàn)狀，采用的預測方法也不同。如果要預測已建成多年的航道的貨運量，可運用時間序列法；如果要預測新建成的航道的貨運量，則要依據(jù)調(diào)查資料，建立貨運產(chǎn)生或吸引與其主要影響因素之間的回歸方程預測。具體情況具體分析，通常需要幾種預測方法結(jié)合使用。
2.2船舶貨運量的分布預測
這一階段的預測是將生成預測得到的區(qū)域航道上單個貨運生成量轉(zhuǎn)換成斷面間的貨運量，即空間的貨運OD量，得出相應的OD矩陣。
預測貨運量分布的一般方法是采用增長系數(shù)法。這種方法假定預測分布形式與現(xiàn)有分布形式相同，在已知目前貨運量分布的基礎(chǔ)上，研究目標年的OD量。預測模型一般形式為：
式中：q為預測值；qo為基年值；r為確定的增長率；t為預測年限。
確定增長率），要與實際情況相符合。假若有2007～2013年的數(shù)據(jù)，可以用2008年和2007年的增長率，計算得到2008年的預測值，由此類推。然后檢驗預測值和實際值的差異，即模型檢驗。如果各年的增長率差異非常大，就需要將原始值進行平滑后再進行增長率計算，然后將平滑后的值作為原始值進行預測。通常情況下，原始數(shù)據(jù)都是平滑后的值，然而一般的增長率，是取各基年增長率的平均值。
2.3航道船型預測
要想知道未來船型的發(fā)展狀況，前提是要清楚貨物的流量。不同船型的船舶對于相同貨運量來說，會產(chǎn)生不同的水運交通量，所以預測船型的發(fā)展是相當關(guān)鍵的。所謂交通方式劃分船型發(fā)展預測，是對未來航道上通行的船型及其在所有船舶數(shù)量中的占比進行的劃分。確定將來航道上通行船舶的船型和比例是把前兩階段預測的貨運量轉(zhuǎn)換成所需要的水運交通量的前提。如何量化船型的發(fā)展因素是航道船型發(fā)展預測的關(guān)鍵。
船型可以從船舶的種類、噸位、寬度和長度等方面進行分析。對于航道船型發(fā)展預測需要定性與定量相結(jié)合。把貨運量轉(zhuǎn)換為水運交通量，需要用標準船型來消除船型的差異。我國通常采用以安全指數(shù)法評估海上交通安全時提出的換算系數(shù)，見表1。
其實標準船舶的尺度也不是一成不變的，不同的水域有具體相應的應用標準。應選擇水域通航船舶中占比最大的該種船舶尺度作為標準船型，把該船型的換算系數(shù)定為1，其余船型的船舶以其為標準，采用表1當中的換算系數(shù)進行計算，而換算系數(shù)又與船舶占用的航道面積和時間及運載噸位等因素有關(guān)。
2.4水運交通量的分配
交通量分配預測，指通過公路網(wǎng)上的路線阻抗，把各小區(qū)間的分布交通量分配到各條具體路線上，計算過程一般較為復雜。一般采用廣義運行費用或時間距離等路網(wǎng)參數(shù)來度量公路網(wǎng)上的路線阻抗。
水運交通量的分配指在分析諸如航道等級，船舶控制方案，航道基礎(chǔ)設施等某種特定的外部環(huán)境下，航道船舶流量的分配狀況。通過把第三階段所得的水運交通量分配到具體的航道網(wǎng)上，建立模型模擬船舶運輸如何選擇航道路徑。水運交通量的分配過程是定性分析與定量分析相結(jié)合的分配過程。應首先從宏觀角度出發(fā)，將船舶流量分配定性化。再依據(jù)航道的等級，航道建設時規(guī)定的船型和其所在水域的地理位置等，將有關(guān)聯(lián)的幾條航道找出來，將其抽象為航道網(wǎng)絡圖，并判斷有無其他航線可通行。再找出水運交通量分配的影響因素，制定路阻函數(shù)，量化分配過程。
3結(jié)語
本文從交通經(jīng)濟的角度出發(fā)，對公路交通量的四階段預測理論在區(qū)域航道水運交通量預測中的應用進行了探討，為能夠客觀反映水運交通量的變化，制定將來航道發(fā)展規(guī)劃戰(zhàn)略、合理利用資源和充分發(fā)揮水運設施的效益等提供了重要依據(jù)。但是四階段預測法來自于公路交通理論，對水運交通量更易受經(jīng)濟影響這一特點，在預測過程中還應作更為細致的探索和研究。
下一篇:返回列表
