交通运输规划第八章交通分配

1第八章交通分配2ThefourstepsTrafficGenerationTrafficDistributionTrafficModalSplitTrafficAssignment交通分配是“四阶段”的最后一个阶段，也是规划方案设计的理论基础，分配的前瞻性、合理性对系统规划效果有着至关重要的影响。鉴于系统的复杂性，交通分配理论研究仍不成熟，因此是交通运输领域研究的热点和难点问题。3第一节概述第二节交通分配的程序第三节交通分配的方法4第一节概述一、基本概念交通分配、路径与最短路、交通阻抗“四阶段”模型完成二、交通分配的基本原理三、交通网络的表示邻接矩阵、邻接目录表、阻抗矩阵5一、基本概念1、交通分配已知各小区之间的各种交通方式的出行分布量，具体地确定他们所选的出行路线，即把各个小区之间的各种交通方式的出行分布量具体地分配到各条路线上去的过程。具体包括三个内容：（1）现现，分析目前交通网络的运行现状，或将现状出行量与相应路段的分配结果进行比较，检验“四阶段”模型的精确性；6（2）规现，分析现状路网在规划年的适用性，为未来交通网络的规划设计提供依据。（3）规规，评价交通网络的规划方案。就交通分配的工作特点包括：（1）固定运行线路：集体运输；（2）不固定运行线路：个体运输，出行者自行选择运行线路。7就城市道路网来说需要特别指出的是：（1）出行分布量一般是指以标准小汽车为单位的机动车的分配，人车；（2）不包括固定线路行驶的车辆；（3）以后讨论的分配方法同样适用于出行个体对固定线路运行的交通线路和工具的选择。82、路径与最短路径（1）路段：交通网络上相邻两个节点之间的交通线路；（2）路径：交通网络中任意一对OD点之间，从出行的产生点到吸引点一串连通的路段的有序排列即为该OD点之间的路径，一对OD点之间可有多条路径；（3）最短路径：一对OD点之间总阻抗最小的路径，一对OD点之间最短路不是唯一的。93、路阻函数（LinkPerformanceFunctions）Amathematicalformularepresentingthetravelimpedance,levelofserviceofthelinkAsknownaslinkcostfunctionTraveltimeisthemeasureusedmostoften.(有时候会考虑距离和固定费用：linkdistance+fixedcosts)Crucialtotrafficassignment10Expected‘nice’propertiesAconvexfunction－凸函数Positive,nonlinear,strictlyincreasingfunctionsoflinkflow－是流量的正的，非线性严格递增的函数ThemostfamousoneistheBPR(BureauofPublicRoads)function11包括两大类：（1）路段上的交通阻抗a、单交通网络，阻抗一般为出行时间；b、时间与距离成正比的交通网络，阻抗为出行时间或距离；c、时间与距离不成正比的交通网络，阻抗与流量有关，比较复杂。（2）交叉口处的交通阻抗12（1）路段上的交通阻抗BPRfunction13返回142、交叉口处的交通阻抗（1）不分流向：交叉口各流向阻抗基本相同：（2）分流向：右转、直行、左转返回jijijydtijijijydt15ThefourstepsTrafficGenerationTrafficDistributionTrafficModalSplitTrafficAssignmentWhether?Where?Whichmode?Whichroad?16ThefourstepsTripgeneration:Determinethenumberoftripsoriginatingandterminatingindifferentzonesofthestudyarea.Output:tripproduction&attraction.Tripdistribution:Describetheallocationoftripsfromapointoforigintothedestinationzones.Output:ODmatrix.17Thefoursteps(cont’d)Modechoice(Modalsplit):Determinetheportionofthetotalnumberoftripsmadebetweenanoriginanddestinationusingdifferenttransportmodes.Output:modeusagerate（方式划分率）.Routechoice(Trafficassignment):AllocateODtripstoroutesinthetransportationnetworktoestimatetheresultingvolume,traveltimeandspeed,etc.Output:trafficflowonthesectionsandpattern(路段上的交通流量以及交通方式).返回18二、交通分配原理（PrinciplesTrafficAssignment）ElementsofTrafficAssignment（1）Graphrepresentationofthenetworkcentroids,links,nodes,connectors（2）Linkperformancefunction(s)（3）Principlesofroutechoice19Thefinalstepinthemodelingprocess.Vehicletripsfromonezonetoanotherareassignedtospecifictravelroutesbetweenzones.Thisassignmentisdoneonthebasisofminimumgeneralizedcost(最小的通用费用)oftravelbetweeneachO-Dpairofzones－但并不表示路径唯一！Thisgeneralizedcostasdefinedearlierisalinearcombinationofthelinkjourneytimeandthelinkdistance+fixedcostssuchasparkingortolls.Whenwearedonewehaveanassignednetwork!20TrafficAssignment211、交通均衡问题Wardrop第一原理：在路网的使用者都知道网络的状态并试图选择最短路径时，路网会达到这样一种均衡状态，每对OD点之间各条被利用的路径的走行时间都相等而且是最小的走行时间，而没有被利用的路径的走行时间都大于或等于这个最小的走行时间。222、非交通均衡问题返回分类阻抗不变时阻抗可变时单路径最短路（全有全无）分配阻抗可变单路径分配多路径多路径分配阻抗可变多路径分配23三、交通网络的表示借用“图论”的基本知识：（1）把交通网络中的出行生成点、吸引点、线路交叉点看做是“图”的节点，把任意两个节点之间的交通线路看做是“图”的边。（2）如果某条交通线路是单向的，用带箭头的有向边表示，双向的用无箭头的边表示。用该数学方法描述交通网络常用的三种方法：24（1）邻接矩阵（2）邻接目录表采用两组数组表示网络的邻接关系：a、R（i），表示与i节点相连接的边的条数；b、V（i，j），表示与i节点相邻接的第j个节点的节点号。），图中存在的边（），图中不存在的边（jijilij,1,025节点iR(i)V（i，j）123……26（3）阻抗矩阵根据带阻抗的交通网络图，可定义阻抗矩阵：不相邻，相邻，jijijitdijij027167238594333333224425作业：用上述三种方法描述下面的路网。28第二节交通分配的程序一、分配目标二、交通分配过程中的基本输入三、交通分配的步骤四、构造树29一、交通分配目标基本目标：1、获取路网数据；2、估计特定需求水平下出行时间（费用）；3、获取路段流量、确定拥堵路段。重要目标：1、估计OD对之间的使用路段；2、分析每个OD对之间出行路径的选择；3、获取交叉口处车辆转弯信息。30二、交通分配过程中的基本输入1、确定研究区域的出行矩阵；2、由1确定各路段时间—流量曲线；3、确定交通流分配准则。三、交通分配过程1、构造树；2、路段流量分配；3、路网容量分配。31四、构造树在交通分配的过程中，首先要确定各OD对之间所有的有可能吸引出行者的路径，这一系列路径被确定后储存在一个“树”形的特殊结构中，这个过程即为“构造树”的过程。最短路树：从出行地S点出发到路网中其他节点均是最短路的树，称为S点的最短树。返回32第三节交通分配方法把预测的OD量按一定方法分配到交通网络中的过程。交通分配模型通常分为非平衡模型：non-equilibriummodels最短路（全有全无）交通分配法－shortestpathmethod(alsocalledall-or-nothingmethod)容量限制法－minimumpathwithcapacityrestraintsmethod多路径概率交通分配法(probabilityofmulti-pathmethod)容量限制－多路径分配平衡模型：EquilibriummodelsUserEquilibriumSystemOptimization33一、最短路分配法（ShortestPathMethod）也叫全有全无分配法，是一种静态的交通分配方法；基本假设：（1）两点间的行驶时间为常数；（2）在分配中，取路阻（两交叉口间的出行时间）为常数，即假设车辆的路段行驶车速、交叉口延误不受路段、交叉口交通负荷的影响。每一OD点对应的OD量被全部分配在连接该OD点对的最短线路上，其他道路上分配不到交通量。（3）所有的OD对的OD量按上述原则全部分配在路网上，累加各路段的交通量。34（4）该分配法进行交通分配时，不考虑路段通行能力的限制；（5）交通量不会影响行车速度。特点：计算简单；是其他分配方法的基础。缺点：交通量在路网上分配不均，出行的交通量全部集中在最短路上；且网络总费用值较大。总费用＝关键是求最短路：最常用的方法有Dijkstra算法。ahadcZa035最短路交通分配法的步骤：1.确定路段行驶时间。2.确定各OD点之间的最短路径。3.各交通区之间的交通量全部放在路阻最小的路径上，其余的路径上的交通量为零。4.累计得出各路段的交通量。36Example:用最短路法分配该OD矩阵ODABCDA0200200500B2000500100C2005000250D500100250037解:（1）确定路段行驶时间（已知的）（2）确定A、B、C、D四个交通区的最短路径。可用Dijkstra的方法求得：38（3）分配OD量将各OD点对的OD量分配到与该OD点对相对应的最短路径上。39A-BA-CA-DB-AB-CB-DC-AC-BC-DD-AD-BD-C双向交通量1-22002004001-420050020050014002-32002004002-503-650010050010012004-550050050050020004-720050020050014005-650050050050020005-806-950010050010012007-82502505008-9250250500OD量20020050020050010020050025050010025040二、容量限制分配法把交通量分配