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第三节

网络交通分配

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依据。

某城市机动车高峰小时路段交通量分布

某城市机动车高峰小时交叉口交通量分布

某市上班高峰小时路段自行车交通量分布

一、综述
WARDROP原理
? Wardrop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。

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。

1、平衡分配法
固定需求分配法 在分配模型中,出行OD矩阵T(i,j)固定不变。其 模型为:
min ? ? t a ( x)dx
Va 0 r r i j

s.t. a ? ??? ? ar ?i, j ? ? X r ?i. j ? V

? X ?i, j ? ? T ?i, j ?
T ?i, j ? ? ?从i ? j的出行量 X r ?i, j ? ? 0
r

求解算法:Frank-Wolfe算法

弹性需求平衡分配模型

这类分配模型中,出行OD矩阵T在分配
过程中是连续变化的,OD点对之间的出行 量取决于出行时间。

T (i, j ) ? F ?t (i, j )?
模型同固定需求分配模型,约束条件用 上式替代。求解时将其转化为固定需求问题 求解。

组合分配平衡模型 在组合分配模型中,交通分配与出行分 布或方式划分为同步进行,并相互影响。 平衡分配模型特点

结构严谨,,思路明确,但维数太大, 约束条件太多,求解困难。

2、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

道路交通网络交通流重分布模拟
交通规划方案

调整交通管理措施

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

O-D矩阵

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

交通流重分布基础: 车辆路径 选择模拟

交通规划方案
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

二、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
出行量 T(A--B)=100辆
A
100

100 100

B

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。
容量限制分配有:

(1)容量限制——增量加载分配
(2)容量限制——迭代平衡分配

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
出行量T(A--B) = 40+30+20+10
A
40+20 20 10

30+10

40
10 30 30+10 20+40

B

分配次数K与每次的OD量分配率(%)
分配次序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

K
1 2 3 4 5 10 100 60 50 40 30 20 40 30 30 25 20

20 20 20 15

10 15 10

10 10

5

5

5

5

5

2、容量限制——迭代平衡分配
先假设网络中各路段流量为零,按零流量计算路 权,并分配整个OD表,然后按分配流量计算路权,重 新分配整个OD表,最后比较新分配的路段流量与原分

配的路段流量,新计算的路权与原计算的路权,若两
者比较接近,满足迭代精度要求,则停止迭代,获得 最后的分配交通量。若不能满足迭代精度要求,则根 据新分配的流量重新计算路权,重新分配,直到满足 迭代精度。

四、多路径交通分配方法
1、分配模型 ? 出行者希望选择最短路、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 ) ? exp[? ? ? t (k ) t ]

? exp?? ? ? t ?i ? t ?
i ?1

m

? P(r,s,k)—OD量T(r,s)在第k条出行路线上的 分配率;t(k)—第k条出行线路的路权;t—各 出行路线的平均路权,θ—分配参数;m—有 效出行线路条数。

多路径概率交通分配
T=100

P=0.3
P=0.5

30 50

A
20

B

P=0.2

多路径交通分配
考虑最短路、随机两因素
P ( k ) ? exp? ? ? ? t k t ?

? exp? ? ? ? t t ?
i i ?1

m

1
A k m B

? ? 3.00 ~ 350 .

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。

五、容量限制——多路径分配
该方法考虑了路权与交通负荷之间的关
系及交叉口、路段通行能力的限制,使

分配结果更加合理。

包括:多路径——增量加载分配、多路 径——迭代平衡分配

容量限制--多路径交通分配
T=100 = 60 + 30 + 10
? 33

P ? 0.3 1

18

P ? 0.4 2 ? 40
30 P2 ? 0.2 6

P3 ? 0.3

12

3

A
P ? 0.2 1

P ? 0.5 1

P3 ? 0.4

4 3

B
P3 ? 0.3

? 27

12
P2 ? 0.4

12

交通网络规划方案

交通阻抗分析

交 通 分 配 预 测

车辆路径选择模拟

反馈 调整

交通流重分布模拟

道路及交叉口的速 度、流量等输出

六、交通管理对交通流影响的原理
影响车辆运行的交通阻抗 对鼓励通行的交通流,减少交通阻抗 对限制通行的交通流,增加交通阻抗 以达到调整网络交通流量的目的

路段交通阻抗
速度

道路车辆速度、行驶时间预测
畅行车流

时间

正常车流 拥挤车流

交通负荷

T = f (V/C)

交叉口交通阻抗 交叉口延误预测
延误 D

交通负荷


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