动态交通分配中道路阻抗模型的研究

是以城市交通规划与设计为目 标［ ｎ Ｊ 。 同时， 动态交通
作者 简介 ： 袁振洲 （ １ ９ ６ ６ － ） ． 男， 吉林舒 兰人 ， 北方交通 大学副教授 ， 工学博 士
第３ 期
衰振洲 ： 动态交通分配 中道路 阻抗模型的研 究 的长度 大 。 为 Ｌ ， ＝Ｌ ， （ ｔ ）＋ Ｌ １ （ ｔ ） （ １ ）
０ 引
言
考虑 了交通负荷的影响， 但是它是以自由流为基础
目前中国还没有统一的道路阻抗计算的模型，
至于动态分配条件下阻抗 的研究则更是很少涉及 。
在以往的静态交通分配中， 有直接用路段距离除以 实际行车速度的办法来确定路阻的， 该方法仅考虑 了交通条件对路阻的影响， 对于道路条件、 交通流构 成等因素的影响则没有考虑， 而且没有考虑交叉 口
ａ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ＹＵＡＮ Ｚ ｈ ｃ ｎ － ｚ ｈ ｏ ｕ （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｔ ｒ ａ ｆ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｌ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ． Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ４ ４ ． Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
走 行段 排 队段
通过能力的关系来推算排队长度， 这样会因为忽略 了车头间距和车流波动的影响而导致不准确和失 实。那么， 在动态分配条件下， 应该采取什么样的理 论方法来方便， 准确地计算出交叉 口前车辆的排队 长度呢？ 笔者根据车流波动理论， 提出了基于车流集 散波理论和方法确定交叉口前车辆长度的理论， 可
Ｌ Ｉ （ ｔ ） 后， 所产生的排 队延误时间 ｄ ． （ 约， 则有 Ｃ（ ｔ ）＝ ｒ ． （ ｔ ）十ｄ ， （ ｔ ） （ ２ ）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
即车辆行驶长度等于路段长度减去下游交叉口前的
排 队长度 。
上述公式所给出的是连续时间 ｔ 形式下的路段 阻抗构成的表达式。实际应用中， 为了便于计算， 在 进行模拟的过程 中， 需要对上式进行 离散化处理 ， 用 离散形式来表述 ， 即不用 ｔ 时刻而 用时间段或称为 时间间隔来表述。 设定时间间隔为ｋ时， 路段 。的走 行时间表示为
延误的影响， 公式 比较粗糙 ， 适用性差。 除此 以外 ， 更多的是 直接 引用 国外 的阻杭计算
建立起来的理论模型， 由于中国馄合交通流的特点， 该模型不适合中国的城市交通情况， 所以在实际应 用中误差较大［ Ｃ ｔ ． ｚ ｌ 而对于交叉口延误模型， 国内在实际应用中， 通 常引用 Ｗ Ｅ Ｂ Ｓ Ｔ Ｅ Ｒ延误模型及美国道路通行能力 手册（ Ｈ Ｃ Ｍ） 的模型Ｌ ｚ Ｊ ， 前者用于低交通负荷的情
１ ． １ 路段行驶时间构成分析 １ ． １ ． １ 构成分析 图 １ 为路段 “上车辆走行时间的构成， 分析可 以得出路段上的走行时间主要由两部分构成： 第一 部分是车辆在非拥挤路段上的走行时间， 第二部分 是车辆在下游交叉 口前的拥挤旅行时间或排队时
间， 即交叉 口延误时间。
走行段 排队段
况， 后者用 于高交通负荷的情况 。 动态交通分配与静态交通分配的不同之处在于
模型或者加以简单修正后采用。其中以借鉴引用美
国公路局推出的 Ｂ Ｐ Ｒ函数模型为多数 ， 该模型虽然
收稿日期： ２ ０ ０ １ － １ ０ － １ ５
动态交通分配是以描述城市交通网络的拥挤特性以 及城市交通的管理、 控制为目标的， 而静态交通分配
分配由于考虑了时间因素， 将二维的静态分配问题 变成 了复杂的三维动态分配 ， 而且其作为智能交通 路径诱导系统的技术基础， 确定路阻时在精度上就 有更高的要求。也就是 说， 在动态分配情形下 ， 提高 路阻的计算精度则是一个基本的要求川。
１ 动态分配条件下路阻模型的建立
车辆在路段上的行驶时间是由车辆 分析可知， 在路段上的行驶长度 和行驶速度两个因素决定 的。 因此要确定车辆在路段上的行驶 时间， 就 首先要确 定车辆在路段上的行驶长度 ， 而车辆在路段上的行 驶长度又取决于车辆在 下游交叉 口前 的排 队长度
路 口的车辆排队长度都在 １ ０ ０ ＾ － ２ ０ ０ ｍ 之间， 可见
延误和排队长度都是比较大的。而且城市道路网络 不同于公路交通网络， 城市路网交叉口比较密集， 路 段 比较短， 平均在 ５ ０ ０ － ２ ０ ０ ０ ｍ 之间， 所以在研究
路段阻抗时必须要考虑路段下游交叉 口车辆排队长 度这个因素 。
第１ ５ 卷 第３ 期
２ ０ ０ ２年 ７月
中 国 公 路 学 报 Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈ ｉ ｇ ｈ ｗ ａ ｙ ａ ｎ ｄ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ
Ｖｏ ｌ ． １ ５ Ｎ ｏ ． ３
Ｊ ｕ ｌ ｙ ２ ０ ０ ２
称为车流集散波方法
Ｌ ： （ ０ Ｌ ！ （ ｒ ）
时 刻ｔ
互（ 卜ｒ ． （ ， ） ） Ｌ ， （ ｔ ＋ ｒ ． （ Ｑ ） 时刻ｒ ＋ ａ ｒ ｔ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｌ ｉ ｎ ｋ ｔ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｔ ｉ ｍ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｒ ａ ｆ ｆ ｉ ｃ ａ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｌ ｉ ｍｉ ｎ ａ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ． Ｐ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｉ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ， ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ｂ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｆ ｏ ｒ ｗ ａ ｒ ｄ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｌ ｉ ｎ ｋ ｔ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｔ ｉ ｍ ｅ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｆ ｆ ｉ ｃ ｆ ｌ ｏ ｗ ｗ ａ ｖ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｇ ｉ ｖ ｅ ｓ ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｌ ｉ ｎ ｋ ｔ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｔ ｉ ｍ ｅ ｇ ｉ ｖ ｅ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｓ ｔ ｗ ｏ ｐ ａ ｒ ｔ ｓ ， ｏ ｎ ｅ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｒ ｕ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍ ｅ ｏ ｎ ｎ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｇ ｅ ｓ ｔ ｌ ｉ ｎ ｋ ， ｔ ｈ ｅ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｔ ｉ ｍ ｅ ｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｎ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｏ ｖ ｅ ｒ ． Ｔ ｈ ｅ ｋ ｅ ｙ ａ ｎ ｄ ｖ ｅ ｒ ｙ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ． Ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｓ ａ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ， ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｗ ａ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ
定义 Ｃ ａ （ ｔ ） 为时间 ｔ 进人路段 ｕ的车辆在 ａ上 的实际走行时间， 根据图 １ ． Ｃ（ ｔ ） 由两部分构成 （ １ ） 车辆在时间ｔ 进人路段 ａ后， 通过路段 ａ的 走 行部分 Ｌ ａ （ ｔ ） 所用 的时间 ｒ ． （ ｔ ） ， 该部分 时间与交 通流状态有关 ； （ ２ ） 车辆在时间 ｒ 十： 。 （ ｔ ） 进人路段 ｎ的排 队段
文ｆ编号 １ ０ ０ １ － ７ ３ ７ ２ （ ２ ０ ０ ２ ） ０ ３ － ０ ０ ９ ２ － ０ ４
动态交通分配中道路阻抗模型的研究
袁振 洲
（ 北方交通大学 交通运输学院， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ４ ）
摘 要： 在分析遗路阻杭构成的基拙上， 分析了运用传统的排队论确定交叉口前排队车辆数的局限
和不足； 根据交通流波动理论， 提出了计算交叉口排队车辆数的模型， 最后给 出了计算路段和交又
口延误的模型。 关键词： 城市交通； 动态交通分配； 进路阻杭 中圈分类号 ： Ｕ４ ９ １ ． １ １ ２ 文献标识码 ： Ａ
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｌ ｉ ｎ ｋ ｔ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｔ ｉ ｍｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｆ ｆ ｉ ｃ
路阻计算精度的提高， 则必须考虑下游交叉口排队 长度的影响， 在拥挤的城市交通网络中， 尤其在早晚 交通高峰期间， 交又 口前排队的长度较长。根据 １ ９ ９ ５年对北京市的白石桥、 新街 口豁 口、 新街口、 西
单等主要路 口进行的调查 ， 早晚交通 高峰期间 ， 很多
根据前面的分析， 由非拥挤部分的长度Ｌ ， ＇ （ ｒ ） 和 行驶的速度 Ｖ ， （ ｔ ） 所决定的 ｒ ａ （ ｔ ） 为
ｔ ｒ ａ ｆ ｆ ｉ ｃ ｆ ｌ ｏ ｗ．
Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： ｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｔ ｒ ａ ｆ ｆ ｉ ｃ ； ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｆ ｆ ｉ ｃ ａ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ； ｌ ｉ ｎ ｋ ｔ ｒ ａ ｖ ｅ ｌ ｔ ｉ ｍ ｅ
Ｃ ａ （ ｋ ）＝ ｒ ． （ ｋ ）十 ｄ ａ （ ｋ ） （ ３ ） １ ． １ ． ２ 路段非拥挤部分走行时间 ｒ ｏ （ ｔ ） 的模型
在静态交通分配条件下， 有时路阻的确定是没 有考虑下游交叉口排队长度因素， 只是简单地用路 段长度除以路段上车辆行驶的平均速度来得到路段 的路阻， 这对于静态分配而言在要求精度不高的情 况下是可行 的。 但是在动态交通分配条件下 ， 由于对
ｒ（ ｔ ）＝
Ｉ Ｌ Ｖ ． ＇ ． （ ｔ ）
二 二 一
乙 。 一Ｌ ， （ ｔ ）
Ｖ＿ （ ｔ ）
（ ４）
由上式可得， 如果要计算 ＇ ． （ ｔ ） ， 则需要首先求 得路段 ａ在时间 ｔ 时下游交叉 口的排队长度 Ｉ ． ａ （ ｔ ） 和车辆的行驶速度 Ｖ ， （ ｔ ） ， 此外所说的排队长度不是排队论中通常所指的 排队系统中的顾 客数即车辆数， 而是指排队车辆的 空间距离， 也就是说不是把车辆看作是无体积的质 点， 认为车辆是可以在交又 口停 车线 前无限堆积 的 个体 ， 而是要正确 计算 交叉 口前停 车排队的车辆依 次向上游延伸的距离。 所以， 在动态交通分配条件下 不能再采用静态交通分配中通常所采取的方法， 只 是根据传统的排队论理论， 单纯地采用需求流量与