第八章交通分配课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 交通流分配,学习目标：,交通流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。,第八章 交通流分配 学习目标：,第一节 交通流分配中的基本概念,第二节 平衡分配法 重点内,容,第三节 非平衡分配法 重点内容,第四节 随机分配法,第五节 动态交通流分配法,第一节 交通流分配中的基本概念,交通分配(,assignment),相关概念,第一节基本概念,交通分配(assignment)相关概念第一节基,一、交通流分配定义,就是将预测得出的,OD,交通量,，根据已知的道路网描述，按照,一定的规则,分配到路网中的各条道路上去，进而求出路网中,各路段的交通流量,，并据此对城市交通网络的使用状况做出分析和评价。,交通流分配目的：,计算路径交通量和路段交通量。,一、交通流分配定义,交通分配涉及到以下几个方面,:,可以是,将现状,OD,交通量分布分配在现状交通网络,上，以分析目前交通网络的运行状况，如果有某些路段的交通量观测值，还可以将这些观测值与在相应路段的分配结果进行比较，以检验 四阶段预测 模型的精度。,也可以是,将规划年,OD,交通量分布预测值分配在到现状交通网络上,，以发现对规划年的交通需求而言，现状交通网络的缺陷，为后面交通网络的规划设计提供依据。,还可以是,将规划年,OD,交通量分布预测值分配在规划交通网络上,，以评价交通网络规划方案的优劣和合理性。,交通分配涉及到以下几个方面:,进行交通分配时所需要的基本数据有：,（,1,）,表示需求的,OD,交通量出行矩阵,。在拥挤的城市道路网中通常采用高峰期,OD,交通量出行矩阵，在城市间公路网中通常采用年平均日交通量（,AADT,）的,OD,交通量出行矩阵；,（,2,）,路网定义,，即路段及交叉口特征和属性数据，同时还包括其时间,流量函数；,（,3,）,路径选择原则,。就交通分配的工作特点而言，交通工具的运行线路可以分为两类，即线路固定类型和线路不固定类型。线路固定类型有城市公交线网和城市轨道交通网，这些是集体旅客运输；线路不固定类型有城市道路网、公路网，这一般是指个体旅客运输或货物运输，这类网络中，车辆是自由选择运行路径的。对于前者，虽然交通工具,(,如公共汽车,),的线路是限定的，但作为个体的旅客来说，如果某两点之间有多条线路或多种交通工具，他可以选择不同线路上的交通工具、或同一线路上的运行速度或交通费用不同的交通工具。因此，如果将旅客看作是交通元的话，这仍然是一个自由选择运行路径的问题，只不过这时路径的意义也更广泛些，其中路径选择包含对交通工具的选择。,进行交通分配时所需要的基本数据有：,对于城市道路网来说，需要特别指出的是,:,（,1,）由于道路的主要承载对象是车辆，交通分配中的出行分布量一般是指机动车，,以标准小汽车,(Passenger Count Unit,，,PCU),为单位,。交通需求预测的第一步是预测 交通产 发 生量 与 和 吸引量，这个预测值一般是以“人”为单位的，经过方式划分，将以人为单位的出行量转化成了以车为单位的出行量。,（,2,）由于公共电汽车是按固定路线行驶的，不能自由选择行驶路径，故,交通分配不包括这部分车辆,，交通流分配的对象只是走行线路不固定的机动车辆的分布量。,（,3,）本章所讨论的分配方法,也适用于出行者对固定线路的公共交通路径和工具的选择,。,对于城市道路网来说，需要特别指出的是:,二,、交通阻抗（路阻）,交通阻抗它直接影响到交通流路径的选择和流量的分配。道路阻抗在交通分配中可以通过,路阻函数,来描述，所谓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。,在具体分配过程中，由路段行驶时间及交叉口延误共同组成出行交通阻抗,。,交通网络上的路阻，应包含反映交通时间、交通安全、交通成本、舒适程度、便捷性和准时性等许多因素。若想根据这些因素建立一个科学严密、解释性强的函数模型，非常困难。经过大量的理论分析和工程实践，得出影响路阻的主要因素是时间，因此,交通时间常常被作为计量路阻的主要标准,：,其一，交通时间是出行者所考虑的首要因素，尤其在城市道路交通中；,其二，几乎所有的影响路阻的其他因素都与交通时间密切相关，且呈现出与交通时间相同的变化趋势；,其三，交通时间比其他因素更易于测量，即使有必要考虑到其他因素，也常常是将其转换为时间来度量。,二、交通阻抗（路阻）,交通阻抗由两部分组成：路段上的阻抗和节点处的阻抗。,交通阻抗由两部分组成：路段上的阻抗和节点处的阻抗。,1.,路段上的阻抗,在诸多交通阻抗因素中，时间因素最主要。对于单种交通网络，出行者在进行路径选择时，一般,以时间最短,为目标。有些交通网络，路段上的行驶时间与距离成正比，与路段上的流量无关，如城市轨道交通网。此时用时间或距离作为阻抗是等价的，为了量测方便起见，选用路段的距离较好。有些交通网络，如公路网、城市道路网，路段上的行驶时间与距离不一定成正比，而与路段上的交通流量有关，此时就选用时间作为阻抗。这类行驶时间 与距离、流量的关系比较复杂，这种关系可以广义地表达为：,即,路段,a,上的费用,t,a,不仅仅是路段本身流量的函数，而且是整个路网上流量,V,的函数,。这个一般化的公式在城市道路网上是比较多见的，因为交叉口的存在，不同路段上的流量会相互影响。,1.路段上的阻抗,对于公路网而言，由于路段比较长，可以进一步简化，因为大部分时间是花费在路段上而不是在交叉口上，,即,路段的费用只与该路段的流量及特性相关,，这个假定简化了对路段函数的建立和标定，以及交通流分配模型的开发。,对于公路行驶时间函数的研究，既有通过实测数据进行回归分析的，也有进行理论研究的。其中被广泛应用的是由美国道路局,(Bureau of Public Road,，,BPR),开发的函数，被称为,BPR,函数，形式为,:,实际通行能力,零流阻抗,对于公路网而言，由于路段比较长，可以进一步简化，因为大部分时,2.,节点处的阻抗,节点处的阻抗是指车辆在交通网络节点处主要指在交叉口处的阻抗。,交叉口阻抗与交叉口的形式、信号控制系统的配时、交叉口的通过能力等因素有关,。在城市交通网络的实际出行时间中，除路段行驶时间外，交叉口延误占有较大的比重，特别是在高峰期间，交叉口拥挤比较严重时，交叉口延误可能会超过路段行驶时间。,1958,年英国,TRRL,研究所的,Webster,等人根据排队论，提出了一个计算交叉口延误的模型。该模型主要包括两部分，一部分是车辆到达率为固定均值时产生的正常相位延误即,均匀延误,，另一部分是车辆到达率随机波动时所产生的,附加延误,。其具体形式为：,当饱和度较大,x,0.67,时，该公式不再适用,2.节点处的阻抗 当饱和度较大 x0.67 时，该公式,已有的城市道路交通分配理论一直忽略节点阻抗这个问题，借用从城市间公路上获得的行驶时间的,BPR,函数作为城市道路网上的阻抗，,只计算路段上的阻抗,。,已有的城市道路交通分配理论一直忽略节点阻抗这个问题，借用从城,三、路径与最短径路,1.,路段,交通网络上相邻两个节点之间的交通线路称作“路段”。,2.,路径,交通网络上任意一,OD,点对之间，从发生点到吸引点一串连通的路段的有序排列叫做这一,OD,点对之间的路径。一个,OD,点对点之间可以有多条路径。,3.,最短路径,一对,OD,点之间的径路中总阻抗最小的路径叫“最短路径”。,三、路径与最短径路,6,6,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。,66交通网络抽象化：即把交通网络抽象为点（交叉口）与边（路段,四、交通平衡问题,如果两点之间有很多条道路而这两点之间的交通量又很少的话，,行驶车辆显然会沿着最短的道路行走,。随着交通量的增加，最短路径上的交通流量也会随之增加。,增加到一定程度后，这条最短路径的 行驶时间会因为拥挤或堵塞而变长，,最短径路发生变化,，这一部分行驶车辆将 会选择新的行驶时间最短的道路。随着两点之间的交通量继续增加。,两点之间的所有道路都有可能被利用,。,若所有的道路使用者,(,即驾驶员,),都准确知道各条道路所需的 行驶时间并选择行驶时间最短的道路，最终两点之间被利用的各条道路的行驶时间会相等。没有被利用的道路行驶时间 更长。这种状态被称之为,道路网的平衡状态,。,四、交通平衡问题增加到一定程度后，这条最短路径的 行驶时间会,在交通分配时，一个实际路网上有很多个,OD,对，每个,OD,对之间的各条路径都是由很多路段组成，这些路段又可排列组合成无数条不同的路径，这样每个,OD,对间都有多条径路。而且每个,OD,对之间的路径又互相重叠。由于这些原因，使得,实际道路网的平衡远远比上述描述的要复杂,。正是由于这种复杂性，人们一直探索能够严密定义这种平衡并能进行数学表示的途径。,？,1952,年，,Wardrop,提出了交通网络平衡定义的第一原理和第二原理，奠定了交通分配的基础。,在交通分配时，一个实际路网上有很多个OD对，每个OD,Wardrop,提出的第一原理,定义是：在道路的使用者都确切知道网络的交通状态并试图选择最短路径时，网络将会达到平衡状态。在考虑路段流量对行驶时间影响的网络中，当网络达到平衡状态时，每个,OD,对的各条被使用的路径具有相等而且最小的 行驶时间；没有被使用的路径的行驶时间大于或等于最小行驶时间。,这条定义通常简称为,Wardrop,平衡（,Wardrop Equilibrium,），在实际交通分配中也称为,用户均衡,(User Equilibrium,，,UE),或用户最优,。没有达到平衡状态时，会有一些道路使用者通过变换路线来缩短行驶时间直至平衡。即，路段流量,(,拥挤,),和出行费用同时为出行者所考虑的因素，是平衡形成的条件。,Wardrop提出的第一原理定义是：在道路的使用者都确切知道,Wardrop,提出的第二原理,定义是：在系统平衡条件下，拥挤路网上交通流应该按照平均或总的出行成本最小为依据来进行分配。,Wardrop,第二原理，在实际交通分配中也称为,系统最优原理（,System Optimization,，,SO,）,。,区别：,与第一原理相比较，,第二原理是一个设计原理,。第一原理主要是建立每个道路利用者使其自身出行成本最小化的行为模型，而第二原理则是旨在使交通流在最小出行成本方向上分配，从而达到出行成本最小的系统平衡。,第二个原理是面向交通规划和管理的,。,第一原理反映了道路用户选择路线的一种准则。按照第一原理分配出来的结果应该是