第4章--交通分配理论与方法0

1哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory交通规划理论(TransportationPlanningTheory)交通科学与工程学院慈玉生2哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory第4章交通分配理论与方法Chapter4TheoriesandMethodsofTrafficAssignment23哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory学习目标：交通(流、量)分配是交通需求预测的第四阶段，也是本课程的难点和重点内容。理解交通流分配、交通阻抗等相关概念。掌握非平衡分配模型和算法，掌握平衡分配模型和算法。了解随机均衡分配和动态交通分配基本原理。重点内容:熟练应用非平衡分配模型和算法。比较系统的掌握、应用平衡分配模型和算法。34哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory§交通分配中的基本概念§非平衡分配法※重点内容§平衡分配法※重点内容§随机分配法§动态交通分配法45哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory56哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory在处理交通网络时，首先应把交通网络抽象化，把交通网络抽象为点(交叉口)与边(路段)的集合体。123456789抽象的网络图§4.0交通网络表示方法7哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory邻接矩阵表示点与点之间的一般邻接关系，它的元素l(i,j)。两点之间有边连接两点之间无边连接或10,jijilji123456789123456789010100000101010000010000000100010100010101010001010001000100010000010101000001010邻接矩阵一、邻接矩阵123456789抽象的网络图8哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory点与点之间的数量关系通过权矩阵（D）来反应。权矩阵的元素d（i，j）的确定：—两节点之间有边连接—给定权—两节点之间无边连接———————jijid0),(二、权矩阵9哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheoryji12345678912345678902∞2∞∞∞∞∞202∞2∞∞∞∞∞20∞∞2∞∞∞2∞∞01∞2∞∞∞2∞101∞2∞∞∞2∞10∞∞2∞∞∞2∞∞01∞∞∞∞∞2∞202∞∞∞∞∞2∞20距离权矩阵123456789抽象的网络图10哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory该方法采用两组数组表示网络的邻接关系，一组为一维数组R(i)，表示与i节点相连接的边的条数，另一组为二维数组V(i,j)，表示与i节点相邻接的第j个节点的节点号。三、邻接目录法11哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory节点iR（i）V（i,j）1234567892323432322，41，3，52，61，5，72，4，6，83，5，94，85，7，96，8邻接目录表123456789抽象的网络图12哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory所谓交通分配就是把各种出行方式的空间OD量分配到具体的交通网络上。通过交通分配所获得的路段、交叉口交通量资料是检验道路规划网络是否合理的主要依据之一。国际上通常把交通分配方法分为平衡模型和非平衡模型两大类，并以Wardrop第一、第二原理为划分依据。§4.1概述(Summary)13哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheoryWardrop第一原理：网络上的交通以这样一种方式分布，就是所有使用的路线都比没有使用的路线费用小；Wardrop第二原理：车辆在网络上的分布，使得网络上所有车辆的总出行时间最小。平衡分配法如果分配模型满足Wardrop第一、第二原理，则该方法为平衡分配法。14哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory非平衡分配法如果采用模拟方法进行分配称之为非平衡分配法。非平衡模型分类分配手段形态无迭代分配方法(静态)有迭代分配方法(动态)单路径型多路径型最短路(全有全无)分配多路径分配容量限制-增量加载分配容量限制-多路径分配15哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory最短路（全有全无）分配容量限制分配多路径分配容量限制——多路径分配16哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory车辆路径选择模拟最短路交通分配容量限制交通分配多路径交通分配多路径--容量限制交通分配交通规划方案一、交通流重分布基础17哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory交通需求交通流重分布道路及交叉口流量预测交通网络质量评价交通规划方案车辆路径选择模拟最短路交通分配容量限制交通分配多路径交通分配多路径--容量限制交通分配调整交通管理措施O-D矩阵二、道路交通网络交通流重分布模拟18哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory指路段行驶时间(交叉口延误)与路段(交叉口)交通负荷之间的函数关系，是交通分配的关键。一、路段阻抗函数美国联邦公路局路阻函数模型CVtt10该模型只考虑机动车交通负荷的影响，常用于公路网规划。§4.2路阻函数(LinkPerformanceFunctions)19哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory针对我国的交通实际情况，建立以下回归关系模型作为城市道路的路阻函数。V1、V2分别为机动车、非机动车路段交通量。C1、C2分别为机动车、非机动车路段实际通行能力。222111022211101143CVkCVkttCVkCVkttkk或回归路阻模型20哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory信号交叉口延误计算最佳周期的确定：最佳周期即为延误最小时的信号周期长度。进口道通行能力S的确定：一个进口车道的理论通行能力为：β——饱和车流车头时距进口车道实用通行能力：n——进口车道数，r1——自行车影响折减系数，r2——车道宽度影响系数36000S210rrnSSYLT155.10二、交叉口延误分析21哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory进口道延误d(i,j)的确定：当进口饱和度较小时，各进口上每辆车的平均延误可根据修正的韦伯斯特公式计算。其它交叉口延误计算无控、环交、立交三类交叉口的延误，应根据交通量的大小与信号交叉口延误对比分析，以增加各类交叉口延误的可比性。xQxxTjid121219.0),(2222哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory城市道路网规划出行路权为所有路段的行驶时间及所有交叉口的延误之和。公路网规划可不考虑交叉口延误的影响，出行路权为路段行驶时间。三、出行路权的分析),(),(),(jidjitjiT23哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory在分配中，取路权(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。这种分配方法的优点是计算相当简便，其最大缺点是出行量分布不均匀，出行量全部集中在最短路上，而非最短路线上的路段则分配不到交通量。但最短路分配方法是其他交通分配方法的基础。§4.3最短路分配法(AllorNothing)24哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheoryAB100100100出行量T(A--B)=10025哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory输入OD矩阵及网络几何信息计算路权辨识各OD点对间的最短路线并分配该OD量累加交叉口、路段交通量最后一OD点对？输出各路段、交叉口总分配交通量转入下一OD点对计算最短路权矩阵否是最短路交通分配方法计算框图26哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory一、标号法二、矩阵迭代计算法27哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory最短路分配法案例用最短路法分配该OD矩阵ODABCDA0200200500B2000500100C2005000250D500100250028哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory解:（1）确定路段行驶时间（已知）（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：29哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory（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。A-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20020050020050010020050025050010025030哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory容量限制分配是一种动态的交通分配方法，它考虑了路权与交通负荷之间的关系，即考虑了交叉口、路段的通行能力限制，比较符合实际情况。容量限制分配有：一、容量限制—增量加载分配先将OD表中的每一个OD量分解成K部分，即将原OD表分解成K个OD表，然后分K次用最短路分配模型分配OD量，每次分配一个OD分表，并且每分配一次，路权修正一次，路权采用路阻函数修正，直到把K个OD分表全部分配到网络上。§4.4容量限制分配法(CapacityRestraint)31哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheoryAB40+202030+1010401020+4030+1030出行量T(A--B)=40+30+20+1032哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory1234567891012345101006050403020403030252020202015101510101055555分配次序K分配次数K与每次的OD量分配率（％）33哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory容量限制－增量加载交通分配计算框图按最短路法分配每一个OD点对OD量输入OD表及网络几何信息表分解原OD表为n个OD分表确定路段行驶时间确定交叉口延误计算路权确定网络最短路权矩阵最后一OD点对？累计路段、交叉口分配交通量最后一OD分表？输出路段、交叉口分配交通量转入下一OD点对转入下一OD分表否否是是34哈尔滨工业大学交通规划理论-TransportationPlanningTheory二