4-道路交通网络分析.ppt

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1、第四章第四章 道路交通网络分析道路交通网络分析 （核心（核心交通分配）交通分配）交通网络分析交通网络分析研究在特定的研究在特定的外部环境外部环境（道路基础设（道路基础设施、交通管理措施、交通控制方案等）和施、交通管理措施、交通控制方案等）和交通需求交通需求（不同交通方式的（不同交通方式的OD表）条件下道路表）条件下道路交通流的分布交通流的分布情况。（情况。（交通供给与交通需求的综合作用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；的具

2、体表现；p从微观角度看，道路交通流量是大量出行者对从微观角度看，道路交通流量是大量出行者对出行路径选择的结果。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道路交通流分布是出行者对出行路径选择的结果，果，出行者对出行路径选择的分析主要是出行者对出行路径选择的分析主要是通过通过网络交通分配来实现的。网络交通分配来实现的。交通分配可以归纳为问题形式：交通分配可以归纳为问题形式：已知：已知：1.1.道路交通网络道路交通网络（有向图表示形式）；（有向图表示形式）；2.2.路段特性函数路段特性函数（即路段阻抗函数）；（即路段阻抗函数）；3.3.ODOD矩阵矩阵。求解：求解：道路网络中各路段

3、（交叉口）的交通量及道路网络中各路段（交叉口）的交通量及阻抗值阻抗值。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？什么是网络交通分配？就是把各种出行方式的就是把各种出行方式的OD矩阵矩阵按照一定的按照一定的准则准则分配到交通网络中的各条道路上，求分配到交通网络中的各条道路上，求出各路段（交叉口出各路段（交叉口)的交通流量及相关的的交通流量及相关的交

4、通指标，交通指标，为交通网络的规划设计与评价为交通网络的规划设计与评价提供依据。提供依据。AB40+202030+1010401020+4030+1030出行量出行量T(A-B)=40+30+20+10每一每一OD对之间有很多条路径，对之间有很多条路径，如何将如何将OD量正确、合理量正确、合理地分配到这些路径上？地分配到这些路径上？这是交通分配问题的核心。这是交通分配问题的核心。u哪些路径能分配到流量？哪些路径能分配到流量？u各条路径分配多少流量？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模拟出行者对出行路径的选择交通需求量交通需求量 交通网络交通网络道路交通流分

5、布道路交通流分布交通分配的原理交通分配的原理（OD表）表）（路段、交叉口（路段、交叉口交通量等）交通量等）“网络加载网络加载”（Network Loading)交通分配方法按分配形态来分：交通分配方法按分配形态来分：单路径单路径多路径多路径 单路径型单路径型AB100100100出行量出行量 T(A-B)=100辆辆AB40+202030+1010401020+4030+1030出行量出行量T(A-B)=40+30+20+10 多路径型多路径型交通分配方法按分配手段来分：交通分配方法按分配手段来分：无迭代无迭代有迭代有迭代无迭代（一次加载）无迭代（一次加载）AB100100100出行量出行量

6、T(A-B)=100辆辆 有迭代分配方法有迭代分配方法 交通分配方法分类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 n1 1、最短路（、最短路（“全有全无全有全无”）分配）分配n n2 2、容量限制分配、容量限制分配n n3 3、多路径分配、多路径分配n n4 4、容量限制多路径分配、容量限制多路径分配“网络加载网络加载”（Network Loading)1 1 最短路交通分配最短路交通分配又称又称“全有全无全有全无”分配（分配（All or Nothing,简称简称AON)：利用利用 AON网络加载机制模拟平衡分配的最简单形式网络加载机制模

7、拟平衡分配的最简单形式其思路其思路？取路段阻抗（路权）为常数，然后仅执行一次取路段阻抗（路权）为常数，然后仅执行一次AONAON网网络加载过程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-D点对应的点对应的O-D量被量被全部全部分配在连分配在连接该接该O-D点对的点对的最短线路最短线路上上 最短路交通分配最短路交通分配 AB100100100出行量

8、出行量 T(A-B)=100辆辆寻找最短路！寻找最短路！目标目标?n最短路算法最短路算法？n道路交通工程系统分析道路交通工程系统分析DijkstraDijkstra算法（标号法）算法（标号法）2 23 37 78 89 94 45 56 64.204.203.934.204.201.961.964.203.934.204.204.201 1实例：已知交通节点实例：已知交通节点1 1、3 3、7 7、9 9分别为分别为A A、B B、C C、D D四个交通区四个交通区的形心，并给定交通区的的形心，并给定交通区的ODOD矩阵，用最短路进行交通分配。矩阵，用最短路进行交通分配。A AB BC CD

9、D找找A-DA-D之间的最短路（之间的最短路（A-DA-D出行量出行量500500）课堂练习假设假设C-BC-B之间的之间的ODOD为为500500，用最短路算法分配用最短路算法分配C-BC-B之间的之间的ODOD，并写出并写出A-DA-D、C-BC-B分配叠加后路网上各路段的流量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输入O-DO-D矩阵及网络几何信息矩阵及网络几何信息计算路权计算路权计算最短路权矩阵计算最短路权矩阵辩识各辩识各O-DO-D点对间的最短路线并分配该点对间的最短路线并分配该O-DO-D量量累加交叉口及路段交通量累加交叉口及路段交通量最后一最

10、后一O-D O-D 点对点对?输出各路段及交叉口总分配交通量输出各路段及交叉口总分配交通量转入下一转入下一O-DO-D点对点对是是否否 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 nODOD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？-P90将将ODOD表分解成表分解成K K个部分，逐次加载，并逐次更新路权个部分，逐次加载，并逐次更新路权 分配次数分配次数K K与与 每次的

11、每次的 O-DO-D量分配率（量分配率（%）u路段路阻函数路段路阻函数常用模型常用模型美国联邦公路局路阻函数模型美国联邦公路局路阻函数模型 回归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多路径概率交通分配 AB30P=0.3P=0.5 50P=0.220T=100DialDial概率分配模型概率分配模型假

12、设从交通区假设从交通区1 1到到2 2比较可行的线路有三条：比较可行的线路有三条：1 12 23 31 14 43 31 15 53 3交通区交通区1 1到到2 2之间的出行量为之间的出行量为10001000辆辆求三条路线上分配到的交通量？求三条路线上分配到的交通量？如下两条路线是否可行？如下两条路线是否可行？1-2-4-31-2-4-31-4-5-31-4-5-355答案：可行答案：可行那么对于复杂网络如何确那么对于复杂网络如何确定可行路线的总体？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？分配问题呢？怎样判断

13、哪些路段和节点能够分配到交通量？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？怎样确定路段和节点的分配概率？sr有效路段有效路段：Lmin(j,s)=Lmin(I,s)路段的终点路段的终点j j比讫点比讫点i i更靠近出行目的地更靠近出行目的地s s i ij j有效路线有效路线:由有效路段组成由有效路段组成有效路线长度有效路线长度:L(I-j,s)=d(I,j)+Lmin(j,s)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目的地的最短路权 改进的多路径交通分配模型改

14、进的多路径交通分配模型 改进模型与改进模型与Dial模型的区别？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：已知节点例：已知节点1 1到到9 9之间的交通量为之间的交通量为10001000，用改进，用改进的多路径分配方法求解路段分配到的交通量。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多路径分配方法步骤1 1、从起点开始逐个判别与之相邻的有效路段、从起点开始逐个判别与之相邻的有效路段2 2、计算有效路线长度、计算有效路线长度3 3、计算有效路段分配率、计算有效路段分配率4 4、计算有效路段分配量、计算有效路段分配量5 5、转入下一个节点、转

15、入下一个节点（前提：该节点上游的所有节点均已分配完毕前提：该节点上游的所有节点均已分配完毕）课堂练习课堂练习n写出路段写出路段5-85-8之间分配流量的计算公式之间分配流量的计算公式注：先写出路段注：先写出路段2-52-5之间分配流量的计算公式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路径的随机因素径的随机因素4 4 容量限制容量限制 多路径多路径交通分配交通分配 容量限制容量限制-多路径交通分配多路径交通分配AB12331218123064T=100=60+30+100总结总结n一般有迭代优于无迭代一般有迭代优于无迭代n无迭代适用非拥挤网络无迭代适用非拥挤网络n有迭代适用拥挤网络（高峰小时）有迭代适用拥挤网络（高峰小时）作作 业业P99 P99 第四章第四章 复习思考题第复习思考题第5 5题题