交通流分配ppt课件

交通流分配 将预测得出的交通小区i和交通小区j之间的分布交通量tij 根据已知的道路网描述 按照一定的规则符合实际地分配到路网中的各条道路上去 进而求出路网中各路段a的交通流量xa 交通规划中交通分配的作用 现状OD量分配到现状交通网络上 将分配结果与相应路段的交通量观测值相互比较 以检验模型的精度将现状OD量分配到现状交通网络上 以分析目前交通网络的运行状况将预测的规划年OD量预测值分配到现状交通网络上 以发现对规划年的交通需求而言 交通供给存在的问题 为交通供给设计提供依据将预测的规划年OD量分配到规划交通网络上 以评价交通网络规划方案的合理性 交通分配所需要的基本资料 OD量 在城市道路网中通常采用高峰小时OD量 区域公路网通常采用年平均日交通量的OD量交通网络的描述阻抗函数交通分配的方法 OD量 城市道路交通网络对城市交通而言 如果需要研究的是城市道路网络的交通量 交通分配最终的结果是道路上的机动车流量 通常是以标准小汽车 PCU 为单位我们在进行需求的对象是人流和货流 以人流而言 方式划分之后得到的是分方式的OD量 那么如何转换到机动车 OD量 公交线网和轨道交通网络对于公交线网和轨道交通网络关心的是在站点上 下客量和断面客流量 所以其分析的对象是人流 在处理交通网络时 首先必须把交通网络抽象化 即把交通网络抽象为点 交叉口 与边 路段 的集合体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 抽象的网络图 交通网络表示方法 一 邻接矩阵 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 抽象的网络图 邻接矩阵 二 权矩阵 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 的就确定 1 2 3 4 5 6 7 8 9 抽象的网络图 距离权矩阵 三 邻接目录法 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 抽象的网络图 邻接目录表 交通阻抗 交通阻抗直接影响到交通流径路的选择和流量的分配 交通阻抗中在交通流分配时通常考虑的是时间 在进行交通分配时 路段行驶时间与交叉口延误共同组成出行交通阻抗 路阻函数是指路段行驶时间与路段交通负荷 交叉口延误与交叉口负荷之间的关系 路段阻抗函数1 美国联邦公路局路阻函数模型该模型只考虑机动车交通负荷的影响 常用于公路网规划 2 回归路阻模型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 非机动车路段实用通行能力 交叉口延误分析 在城市交通网络中的实际出行时间 除路段行驶时间外 交叉口延误占有较大的比重节点阻抗可分为两类 不分流向类 在某个节点各流向的阻抗基本相同 用一个统一的值Di表示车辆在节点i的延误 分流向类 不同流向的阻抗不同 交叉口即网络中的节点i的每进口道的平均延误要分别计算 交叉口延误分析方法 Webster延误公式HCM85版延误公式HCM2000版延误公式 最佳信号周期计算的例子 一个两相位信号控制的交叉口 各进口道的交通量和饱和流量列于表9 2 绿灯间隔时间为7s 黄灯时间为3s 起动损失时间为3s 试计算信号配时 最佳信号周期计算的例子 Webster延误公式 d i j 在i交叉口与j交叉口相邻进口道上的车辆平均延误 T 信号周期长度 Q 进口道的交通流量 进口道有效绿灯时间 周期长度 即绿信比 x 饱和度 x Q S 若S中已考虑绿信比 则取x Q S Webster延误公式 第1项表示均匀车辆到达率所产生的延误 第2项表示车辆到达随机性所产生的延误 第3项由模拟法求出的补偿项 其参数由英国道路实验室研究模型出来 TRRL Webster延误公式 1 当进口饱和度较小时 Webster公式计算结果比较合理 2 当进口饱和度较大时 如当饱和度趋向于1时 求得的延误趋向于无穷大 因此 饱和度越接近于1 求得的延误越不正确 更无法计算过饱和情况下的延误 3 当0 X 0 67 Webster公式计算的结果才是合适的 当饱和度超过这个范围时 公式则不使用 4 在接近饱和和超饱和的时 需要使用HCM延误公式 5 没有考虑非机动车的影响 出行路权的分析 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 交通分配方法发展历史 1 最早的交通分配方法是全无全有最短路径的分配方法 这是一种非常理想化的交通分配方法 即假设网络上没有交通拥挤 交通阻抗是固定不变的 OD对间的流量都分配道最短路径上该方法在拥挤的城市道路交通网络中 分配的结果于实际有很大的出入 交通分配方法发展历史 2 平衡分配方法1952年 Wardrop提出了交通网络平衡分配的第一 第二定理 开始采用系统分析方法和平衡分析方法研究交通拥挤时的交通流分配 交通分配方法发展历史 3 随机分配方法出行者对交通阻抗的掌握只能时估计值 不可能是精确值 出行者不同 对于同一路段不同出行者的估计值不会完全相同与确定性分配方法相对 1977年 美国加州大学伯克利分校和麻省理工的教授提出了随机性的分配理论 核心思想 从起讫点到终点所有可行路径都会分配到交通流量 按照随机性理论来分配 最常用的是logit分配模型 交通分配方法发展历史 3 动态分配方法交通需求是实时变化的 要根据路网中实时交通量状况选择路径 从而进行交通分配 路网上交通流的拥挤性 确定性交通分配路径选择的随机性 随机性交通分配交通需求的时变性 动态交通分配 交通分配方法 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 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 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 非平衡模型分类 最短路交通分配 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 最短路交通分配 A B 100 100 100 出行量T A B 100辆 三 搜寻方法 顶点标号法 1 T标号概念与方法 临时性 Temporary 标号 2 P标号概念与方法 永久性 Permenent 标号 三 算法 1 给vs以P标号 P vs 0 其余各点均给T标号 T vi 2 若vi点为刚得到P标号的点 考虑这样的点vj vi vj 属于E 且vj为T标号 对vj的T标号进行如下的更改 3 比较所有具有T标号的点 把最小者改为P标号 即 当存在两个以上最小者时 可同时改为P标号 若全部点均为P标号则停止 否则用代vi转回 2 最短路交通分配例子 最短路径 三 容量限制分配方法 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 增量加载分配 1 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 容量限制交通分配 A B 40 20 20 30 10 10 40 10 20 40 30 10 30 出行量T A B 40 30 20 10 分配次序 K 分配次数K与每次的OD量分配率 第一步计算零流量车速和行驶时间 第二步第一次分配30 OD量 最短路径 第三步 修正路权包括路段行驶时间和交叉口延误 第三步 修正路权包括路段行驶时间和交叉口延误 第四步第二次分配25 OD量 最短路和容量限制分配的小结 1 共同点最短路 全无全有分配 和容量限制分配都是建立在最短路径的基础上 说明出行者有网络中所有路径的出行时间的正确信息 并且能基于信息做出正确路径选择决定 即属于确定性的路径选择行为 2 区别最短路径选择其路权是常数 即没有考虑通行能力限制和交通拥挤的影响 是一种理想化的交通分配方法 尤其不适用于拥挤状态下的交通网络的分配容量限制交通分配方法其路权是网络中交通量和通行能力的函数 即考虑了通行能力和交通拥挤的影响 练习 交通网络如图5 7a所示 OD矩阵如表5 7a所示 表5 7b提供零流量时出行时间和交通网络中对应路段的通行能力 用以下方法计算网络流量 全无全有最短路径交通分配方法容量限制 增量加载分配法 2次 路阻函数如下式 t 路段出行时间 t0 零流量出行时间V 路段流量 C 路段通行能力 图5 7a交通网络图 1 2 3 4 5 表5 7aOD矩阵 表5 7b路段零流量出行时间和通行能力 问题 出行者能否完全掌握网络中所有路径的出行时间的正确信息 能否根据信息做出正确的路径选择决定 1 出行者渴望选择出行时间最短的路径 最短路因素2 出行者不可能掌握网络中所有路径出行时间的正确信息 3 出行者社会经济属性的不同 做出的决定也会有一定的差别 随机性的因素由此引出了另一种非平衡算法 多路径交通分配方法 多路径交通分配方法 1 分配模型出行者在选择出行线路时带有随机性 因此 各出行线路被选用的概率可用Logit路径选择模型计算 P r s k OD量T r s 在第k条出行路径上的分配率 t k 第k条出行线路的路权 各出行路线的平均路权 分配参数 m 有效出行线路条数 多路径概率交通分配 A B 30 P 0 3 P 0 520 P 0 2 50 T 100 多路径交通分配 考虑最短路 随机两因素 m A 1 k B 思路 1 如果采用这样的计算思路 首先找出每一个OD对所有可行路径 然后用Logit模型计算其分配的概率 2 但是每一OD点对之间具有很多不同的出行路线 尤其是城市道路交通网络 很复杂 3 重新寻找求解的思路 对于每个节点相连的路段 判断是否为有效路段 然后确定用logit模型确定分担率 首先必须确定每一OD点对 r s 的有效路段和有效出行路线 有效路段判别条件 1 对于路段 i j 若即表示路段终点j比路段起点i更靠近出行终点s的路段 沿该路段前进能更接近出行终点s2 有效出行路线必须由有效路段组成 每一OD点对的出行量只在它相应的出行路线上进行分配如果路段 i j 为有效路段 表示从i S是经过j 即i j S 称为有效出行路线 其路权可以表示为 运用本模型时 首先必须确定每一OD点对 r s 的有效路段及有效出行线路 有效路段 i j 为路段终点j比路段起点i更靠近出行终点s 有效出行线路 由有效路段组成线路 每一OD点对的出行量只在它相应的有效出行路线上进行分配 本模型能较好地反映路径选择过程中的最短路因素及随机因素 练习 已知从节点1至节点9的出行量T 1 9 500veh d 分配网络如