《道路交通网络分析》PPT课件.ppt

第四章 道路交通网络分析 （核心交通分配） 交通网络分析研究在特定的外部环境（道路基础设 施、交通管理措施、交通控制方案等）和交通需求 （不同交通方式的OD表）条件下道路交通流的分布 情况。（交通供给与交通需求的综合作用） p从宏观角度看，我们所看到的道路交通流量是 交通需求在既有道路系统和交通管理系统条件下 的具体表现； p从微观角度看，道路交通流量是大量出行者对 出行路径选择的结果。 道路交通流分布是出行者对出行路径选择的结 果，出行者对出行路径选择的分析主要是通过 网络交通分配来实现的。 交通分配可以归纳为问题形式： 已知：1.道路交通网络（有向图表示形式）； 2.路段特性函数（即路段阻抗函数）； 3. OD矩阵。 求解：道路网络中各路段（交叉口）的交通量及 阻抗值。 Sheffi Y. Urban transportation networks: equilibrium analysis with mathematical programming methods. Englewood Cliffs: Prentice-Hall Inc,1985 什么是网络交通分配？ 就是把各种出行方式的OD矩阵按照一定的 准则分配到交通网络中的各条道路上，求 出各路段（交叉口)的交通流量及相关的 交通指标，为交通网络的规划设计与评价 提供依据。 A B 40+20 20 30+10 10 40 10 20+40 30+1030 出行量T(A-B) = 40+30+20+10 每一OD对之间有很多条路径，如何将OD量正确、合理 地分配到这些路径上？这是交通分配问题的核心。 u哪些路径能分配到流量？ u各条路径分配多少流量？ 交通分配方法交通分配方法 模拟出行者对出行路径的选择 交通需求量 交通网络 道路交通流分布 交通分配的原理 （OD表） （路段、交叉口 交通量等） “网络加载”（Network Loading) 交通分配方法按分配形态来分： 单路径 多路径 单路径型 A B 100 100 100 出行量 T(A-B)=100辆 A B 40+20 20 30+10 10 40 10 20+40 30+1030 出行量T(A-B) = 40+30+20+10 多路径型 交通分配方法按分配手段来分： 无迭代 有迭代 无迭代（一次加载） A B 100 100 100 出行量 T(A-B)=100辆 有迭代分配方法 交通分配方法分类 根据分配形态和分配手段将分配方根据分配形态和分配手段将分配方 法分为：法分为： n n 1 1、最短路（、最短路（“ “全有全无全有全无” ”）分配）分配 n n 2 2、容量限制分配、容量限制分配 n n 3 3、多路径分配、多路径分配 n n 4 4、容量限制多路径分配、容量限制多路径分配 “网络加载”（Network Loading) 1 1 最短路交通分配最短路交通分配 又称“全有全无”分配（All or Nothing,简称AON)：利 用 AON网络加载机制模拟平衡分配的最简单形式 其思路？ 取路段阻抗（路权）为常数，然后仅执行一次AON网 络加载过程 最短路交通分配原理最短路交通分配原理 n n 在分配中，取路权（两交叉口间的出行在分配中，取路权（两交叉口间的出行 时间）为常数时间）为常数 n n 假设车辆的路段行驶车速、交叉口延误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不受路段、交叉口交通负荷的影响 n n 每一每一O-DO-D点对应的点对应的O-DO-D量被量被全部全部分配在分配在 连接该连接该O-DO-D点对的点对的最短线路最短线路上上 最短路交通分配 A B 100 100 100 出行量 T(A-B)=100辆 寻找最短路！ 目标? n最短路算法？ n道路交通工程系统分析 Dijkstra算法（标号法） 2 3 7 8 9 456 4.204.20 3.93 4.20 4.20 1.961.96 4.203.934.20 4.20 4.20 1 实例：已知交通节点1、3、7、9分别为A、B、C、D四个交通区 的形心，并给定交通区的OD矩阵，用最短路进行交通分配。 A B C D 找A-D之间的最短路（A-D出行量500） 课堂练习 假设C-B之间的OD为500， 用最短路算法分配C-B之间的OD， 并写出A-D、C-B分配叠加后路网上各路段的流量 最短路交通分配方法框图最短路交通分配方法框图 输入O-D矩阵及网络几何信息 计算路权 计算最短路权矩阵 辩识各O-D点对间的最短路线并分配该O-D量 累加交叉口及路段交通量 最后一O-D 点对? 输出各路段及交叉口总分配交通量 转入下一 O-D点对 是 否 最短路交通分配优缺点？最短路交通分配优缺点？ n n 优点优点 n n 原理简单、计算简便原理简单、计算简便 n n 缺点缺点 n n ODOD出行量全部集中于最短路，其他路线分配出行量全部集中于最短路，其他路线分配 不到出行量，致使出行量分布不均匀不到出行量，致使出行量分布不均匀 2 2 容量限制交通分配容量限制交通分配 分配原理分配原理？ -P-P9090 将OD表分解成K个部分，逐次加载，并逐次更新路权 分配次数K与 每次的 O-D量分配率（%） u路段路阻函数 常用模型 美国联邦公路局路阻函数模型 回归路阻函数模型 容量限制分配方法优缺点容量限制分配方法优缺点 n n 优点优点 n n 路权可以更新，考虑了路权与交通负荷的关路权可以更新，考虑了路权与交通负荷的关 系，比较符合实际系，比较符合实际 n n 缺点缺点 n n 每一次每一次ODOD分表仍采用最短路分配分表仍采用最短路分配 3 3 多路径交通分配多路径交通分配 多路径概率交通分配 A B 30 P=0.3 P=0.5 50 P=0.2 20 T=100 DialDial概率分配模型概率分配模型 假设从交通区1到2比较可行的线路有三条： 123 143 153 交通区1到2之间的出行量为1000辆 求三条路线上分配到的交通量？ 如下两条路线是否可行？ 1-2-4-3 1-4-5-3 5 5 答案：可行 那么对于复杂网络如何确 定可行路线的总体？ 是否可采用按照路段和节点逐个判别的方式来求解交通 分配问题呢？ 怎样判断哪些路段和节点能够分配到交通量？ 怎样确定路段和节点的分配概率？ s r 有效路段： Lmin(j,s) = Lmin(I,s) 路段的终点j比讫点i更靠近出行目的地s ij 有效路线: 由有效路段组成 有效路线长度: L(I-j,s)=d(I,j)+Lmin(j,s) 等于有效路段的路段加上有效路段终点离出行 目的地的最短路权 改进的多路径交通分配模型 改进模型与Dial模型的区别？ 1、有效路段和有效路线的引入 2、参数的改进，可以稳定在33.5之间 例：已知节点1到9之间的交通量为1000，用改进 的多路径分配方法求解路段分配到的交通量。 多路径分配方法步骤 1、从起点开始逐个判别与之相邻的有效路段 2、计算有效路线长度 3、计算有效路段分配率 4、计算有效路段分配量 5、转入下一个节点 （前提：该节点上游的所有节点均已分配完毕） 课堂练习 n写出路段5-8之间分配流量的计算公式 注：先写出路段2-5之间分配流量的计算公式 多路径与单路径相比的优点多路径与单路径相比的优点 n n 优点优点 n n 克服了单路径分配中流量全部集中于最短路克服了单路径分配中流量全部集中于最短路 的不合理现象，使得各条可能的路线都能分的不合理现象，使得各条可能的路线都能分 配到交通量配到交通量 n n 考虑了出行者在复杂交通网络中选择出行路考虑了出行者在复杂交通网络中选择出行