交通流分配分解

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真正地符合路网实际情况,还有更重要更基本的交通需求的 时变性(即动态性)需要反映出来。
需要一种交通流分配方法能够将路网上交通流的拥挤性、路 径选择的随机性、交通需求的时变性综合集成地刻画反映出 来,这是研究交通问题的学者一直积极探索的问题。
基本概念
交通流分配的几种模式
(1)将现状OD交通量分配到现状交通网络上,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 模型的精度。
概述
两种机制相互作用直至平衡:
一种机制是:各种车辆试图通过在网络上选择最佳行驶路线 来达到自身出行费用最小的目标; 另一种机制是:道路上的车流量越大,用户遇到的阻力即对 应的行驶阻抗越高。
用一定的模型来描述这两种机制及其相互作用,并求解网络 上交通流量在平衡状态下的合理分布,即交通流分配。
交通配流
经过大量的理论分析和工程实践,人们得出影响路阻的主 要因素是时间,因此出行时间常常被作为计量路阻的主要 标准。
交通阻抗有两部分组成:路段上的阻抗、节点处的阻抗。
路段阻抗
出行时间与流量的关系比较复杂,可以广义地表达为:
即路段a上的费用Ca 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。 对于公路网而言,由于路段比较长,大部分出行时间是在路 段上而不是在交叉口上,费用和流量的关系可以简化为:
(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)路段阻抗函数。
从交通流分配的特点来说,可以分为两类:
交通工具的运行线路固定类型和运行线路不固定类型。
线路固定类型有公共交通网和轨道交通网,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 运行径路的。
就是将预测得出的OD交通量,根据已知的道路网 描述,按照一定的规则符合实际地分配到路网中 的各条道路上去,进而求出路网中各路段的交通 流量、所产生的OD费用矩阵,并籍此对城市交通 网络的使用状况做出分析和评价。
路径1
O
路径2
D
路径n
D O
交通配流的发展阶段
最初的交通流分配研究,多采用全有全无方法。
交通流分配 (Traffic Assignment)
交通流分配是本课程的重点和难点之一。最优化理论、图论、 计算机技术的发展,为交通流分配模型和算法的研究及开发 提供了坚实的基础,通过几十年的发展,交通流分配是交通 规划诸问题中被国内外学者研究得最深入、取得研究成果最 多的部分。
本章主要讲述交通流分配的基本概念、基本原理和基本方法, 交通流分配的非平衡分配、平衡分配的模型和算法等内容。
(2)将规划年OD交通量预测值分配到现状交通网络上,以发 现对规划年的交通需求来说,现状交通网络的缺陷,为交通 网络的规划设计提供依据。
(3)将规划年OD交通量预测值分配到规划交通网络上,以评 价交通网络规划方案的合理性。
交通流分配的基本数据
(1)表示需求的OD交通量。在拥挤的城市道路网中通常 采用高峰期OD交通量,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;
即路段的费用只与该路段的流量及其特性相关。
美国道路局(BPR—Bureau of public road)开发的函数,被称 为BPR函数:
:路段 上的阻抗; :零流阻抗,即路段 上为空静状态时车辆自由行驶所需
要的时间; :路段 上的交通量; :路段 的实际通过能力,即单位时间内路段实际可通过
的车辆数; :在美国公路局交通流分配程序中,这两个参数的取值分别 为 0.15、4。也可由实际数据用回归分析求得。
交通阻抗(交通费用)
交通阻抗或者称为路阻是交通流分配中经常提到的概念, 也是一项重要指标,它直接影响到交通流路径的选择和流 量的分配。
道路阻抗在交通流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。
交通网络上的路阻(费用),应包含反映出行时间、出行 费用、安全、舒适程度、便捷性和准时性等等许多因素。
随机性分配的前提是认为出行者对路段阻抗的估计值与实际 值之间的差别是一个随机变量,出行者会在“多条路径”中 选择,同一起迄点的流量会通过不同的径路到达目的地。
随机性分配理论和方法的提出,在拟合、反映现实交通网络 实际的进程中又推进了一大步。
交通配流的发展阶段
路网上的拥挤性、路径选择的随机性、交通需求的动态性是 同时存在并交互作用的,其机理是纷繁复杂的。
确定性的平衡配流:其前提是假设出行者能够精确计算出每 条径路的阻抗,从而能作出完全正确的选择决定,且每个出 行者的计算能力和水平是相同的。
现实中出行者对路段阻抗的掌握只能是估计而得。对同一路 段,不同出行者的估计值不会完全相同,因为出行者的计算 能力和水平是各异的。
交通配流的发展阶段
在1977年,对交通流分配理论研究最积极、活跃的美国加州 大学伯克利分校的Daganzo教授及麻省理工学院的Sheffi教授 提出了随机性分配的理论。
节点阻抗
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型式,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,特别是在交通高峰期间,交叉口 拥挤阻塞比较严重时,交叉口延误将超过路段行驶时间。
1958年英国TRRL研究所的F.V. Webster 等人根据排队论理论, 提出了一个计算交叉口延误的模型。该模型中主要包括两部分: 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。
该方法处理的是非常理想化的城市交通网络,即假设 网络上没有交通拥挤,路阻是固定不变的,一个OD 对间的流量都分配在“一条径路”,即最短径路上。
但对于既有的城市内部拥挤的交通网络,该方法的结 果与网络实际情况出入甚大。
交通配流的发展阶段
在1952年,著名ห้องสมุดไป่ตู้通问题专家Wardrop提出了网络平衡分配 的第一、第二定理,人们开始采用系统分析方法和平衡分析 方法来研究交通拥挤时的交通流分配。
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