第4章 道路交通网络分析

1、第四章 道路交通网络分析概述大量工程实践表明，不仅象道路建设这样的基础设施建设会引起整个城市道路交通流的重新分布，新的交通组织与交通控制措施所产生的影响往往也涉及到整个城市的道路交通系统。这就要求我们在研究交通系统的规划、建设与管理方案时，不能只注意方案在空间上所涉及的范围，更应重视由于方案实施所带来的道路交通流的重新分布结果，即从整个城市交通网络的角度分析交通规划、建设与管理方案的效果。网络交通流交通分配是交通规划的一个重要环节。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，模拟出行者对出行路径的选择，通过交通分配所得的路段、交叉口交通量资料是制订交通规划、建设与管理方案

2、以及检验道路规划网络、管理方案是否合理的主要依据之一。交通网络的计算机表示方法实际交通网络分析中的计算量很大，一般通过计算机实现。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，使计算机能够识别、存储与处理。交通网络的计算机表示方法很多，常采用的有邻接矩阵、权矩阵、邻接目录表等方法。其中，采用邻接目录表最为有效。道路网络信息化处理n 道路路段可以抽象为七个等级：nnnnnnn城市高架道路城市快速路城市主干道城市次干道城市支路郊区一般公路郊区高速公路nnnnnnn 交叉口可以抽象为六种类型：信号控制交叉口无控制交叉口环形交叉口立体交叉口交通渠化交叉口

3、优先权交叉口在处理交通网络时，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。147369258抽象的网络图第一节交通网络表示方法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)0 两点之间无边连接或 i= jl(i,j) = 1 两点之间有边连接147369258抽象的网络图 邻接矩阵iij 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)R(i) ，表示与 节点相连接 的边的条数，另一组为二维数组V(i,j)V(i,j) ，表示与 节点相邻接的第 个节点的节点号。 147369258抽象的网络图邻接目录表权矩阵点与点之间

4、的数量关系通过权矩阵（DD ）来反应。权矩阵的元素d d（i i,j j）的确定： 0 i=j dij= i,j不相邻 ij i,j之间的实际阻抗（i与j相邻）147258369抽象的网络图 距离权矩阵第三节 交通阻抗分析方法n道路交通阻抗函数（简称路阻函数）是指路段行驶时间（交叉口延误）与路段（交叉口）交通负荷之间的函数关系，它是交通网络分析的基础。t= t0 1 + a( V/ C) b （4-3）式中：t两交叉口之间的路段行驶时间（min）；t0交通量为 0 时，两交叉口之间的路段行驶时间（min）；V路段机动车交通量（辆/h）；C路段实用通行能力（辆/h）；a、b参数，建议取a=0.1

5、5,b=4。该模型只考虑了机动车交通负荷的影响，使用比较方便，在国内广泛使用于公路交通网络分析，但由于国内城市道路上，除了机动车的交通负荷外还有非机动车的交通负荷，因此不适用于城市交通网络分析。一、路段路阻函数（1 1）美国联邦公路局路阻函数模型t= t0 1 + k1 (V1 C1 ) + k2 (V2 C2 )22 、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。nnV1V1 、V2V2 分别为机动车、非机动车路段交通量。C1C1 、C2C2 分别为机动车、非机动车路段实用通行能力。K3k4 或t= t0 1 + k1 (V1 C1 ) + k2 (V2

6、C2 ) 车速U 当交通负荷很小时，车流以道路允许的最大速度行驶，此时车速与交通负荷无关；交通负荷在超过某个值后，车速基本上与交通负荷（V/C）呈线性相关关系，车速随着交通负荷的增加而线性下降；当交通负荷基本上接近饱和时，车速已经降至很低，车速与交通负荷（V/C）呈以横轴为渐进线的非线性关系。0.9 0Umax自由车流正常车流饱和车流Umin图 4-4交通负荷V/C车流速度交通负荷关系模型012nn nnn00 33 、基本参数的确定零流路段行驶时间t0t0 的确定：t0= LuL路段长度u0交通量为零时的行驶车速 u0= r1 r2 r 3 v0 r自行车影响折减系数r车道宽度影响系数， r

7、3 交叉口影响修正系数v路段设计车速 1）路段设计车速v0的确定可根据城市道路交通规划设计规范确定2）自行车影响折减系数r1的确定（11）机非有分隔带（墩），r1=1（22）机非无分隔带（墩）， 但自行车道负荷不饱和， r1=0.8（33）机非无分隔带（墩）， 但自行车道负荷超饱和2211Qbic自行车交通量，Qbic每米宽自行车道的实用通行能力，W非机动车道宽，W机动车道r1 = 0. 8 - (QbicQbic+ 0 . 5 - W2 ) W1 （-54+188W0/3-16W20/3）10-2 W0 3.5m 车道宽度影响系数r 22的确定r2 =50 (W0 - 1 . 5 ) W0

8、3 . 5 m W0：机动车道宽度当车道宽度为标准宽度3.5m时， r 2 2 =100%，车道宽度与影响系数之间的变化关系表4-5所示。二、交叉口延误分析1、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 S 的确定一个进口车道的理论通行能力为：S0 =3600 b 饱和车流车头时距进口车道实用通行能力：S=S0 n r1 r2 nn 进口车道数， r1 r1 自行车影响折减系数 r2r2 车道宽度影响系数1 . 5 L+ 5 1 - YT0 = 2 (1 - lx)2 Q(1 - x)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

9、均延误可根据修正的韦伯斯特公式计算 ：22、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。+x2 T(1 - l )2d ( i, j) =0 . 9 交通阻抗分析-2交叉口延误预测延误交通负荷三、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。 4-6第五节 非平衡交通流分配一、全有全无分配方法All-or-Nothing Assignment Method，简称0-1分配法最简单，不考虑路网的拥挤效果。在芝加哥城交通

10、规划中，首次获得应用。算法思想：将OD交通量q加载到路网的最短径路上，从而得到路网中各路段流量的过程。计算步骤：步骤0 初始化，使路网中所有路段的流量为0，并求出各路段自由流状态时的阻抗。步骤1 计算路网中每个出发地O到每个目的地D的最短径路。步骤2 将O、D间的OD交通量全部分配到相应的最短径路上。二、增量分配法Incremental Assignment Method，简称IA分配法近似平衡分配方法首先需先将OD表分解成N个分表(N个分层)，然后分N次使用全有全无分配法，每次分配一个OD分表，并且每分配一次，路阻就根据路阻函数修正一次，直到把N个OD分表全部分配到路网上。1、容量限制增量分

11、配算法思想：将OD交通量分成若干份（等分或不等分）；依次将每一份OD交通量分配到网络中；每次分配一份OD交通量到相应的最短径路上；每次均计算、更新各路段的行驶时间，然后按更新后的行驶时间重新计算最短径路；下一循环中按更新后的最短径路分配下一份OD交通量。计算步骤：步骤0 初始化。以适当的形式分割OD交通量，即令n=1。步骤1 计算、更新路段费用(行驶时间)。步骤2 用全有全无分配法将第n个分割OD交通量分配到最短径路上。步 骤 3 如 果 n=N， 则 结 束 计 算 。 反 之 ， 令n=n+1返回步骤1。这里，N为分割次数；n为循环次数。分配次数K与每次的OD量分配率（%）K分配次序1 2 1100 60 234678910 40 3 4 50 40 30 30 20 20 10 5 10 30 20 25 20 20 15 10 15 10 5 5 5 5