交通網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)

在處理交通網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先必須把交通網(wǎng)絡(luò)抽象化，即把交通網(wǎng)絡(luò)抽象為點(diǎn)（交叉口）與邊（路段）的集合體。123456789抽象的網(wǎng)絡(luò)圖第一節(jié)交通網(wǎng)絡(luò)表示方法一、鄰接矩陣鄰接矩陣表示點(diǎn)與點(diǎn)之間的一般鄰接關(guān)系，它的元素l(i,j)123456789抽象的網(wǎng)絡(luò)圖jI

123456789123456789010100000101010000010010000100010100010101010001010001000100010000010101000001010鄰接矩陣二、邊編目表該法將網(wǎng)絡(luò)中的E條邊任意編排，每條邊都對應(yīng)一個(gè)順序號，計(jì)算機(jī)根據(jù)順序號及每條邊的起訖節(jié)號存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

三、權(quán)矩陣點(diǎn)與點(diǎn)之間的數(shù)量關(guān)系通過權(quán)矩陣（D）來反應(yīng)。權(quán)矩陣的元素d（i，j）的就確定：123456789抽象的網(wǎng)絡(luò)圖ji12345678912345678902∞2∞∞∞∞∞202∞2∞∞∞∞∞20∞∞2∞∞∞2∞∞01∞2∞∞∞2∞101∞2∞∞∞2∞10∞∞2∞∞∞2∞∞01∞∞∞∞∞2∞202∞∞∞∞∞2∞20距離權(quán)矩陣四、鄰接目錄法該方法采用兩組數(shù)組表示網(wǎng)絡(luò)的鄰接關(guān)系，一組為一維數(shù)組R(i)，表示與i節(jié)點(diǎn)相連接的邊的條數(shù)，另一組為二維數(shù)組V(i,j)，表示與i節(jié)點(diǎn)相鄰接的第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號。123456789抽象的網(wǎng)絡(luò)圖節(jié)點(diǎn)iR（i）V（i，j）1234567892323432322，41，3，52，61，5，72，4，6，83，5，94，85，7，96，8鄰接目錄表蘇州市道路網(wǎng)絡(luò)第二節(jié)路阻函數(shù)

指路段行駛時(shí)間（交叉口延誤）與路段（交叉口）交通負(fù)荷之間的函數(shù)關(guān)系，是交通分配的關(guān)鍵。一、路段阻抗函數(shù)1、美國聯(lián)邦公路局路阻函數(shù)模型1

該模型只考慮機(jī)動(dòng)車交通負(fù)荷的影響，常用于公路網(wǎng)規(guī)劃。2、回歸路阻模型針對我國的交通實(shí)際情況，建立以下回歸關(guān)系模型作為城市道路的路阻函數(shù)。V1、V2分別為機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車路段交通量。C1、C2分別為機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車路段實(shí)用通行能力。3、基本參數(shù)的確定零流路段行駛時(shí)間t0的確定：L——路段長度u0——交通量為零時(shí)的行駛車速r1——自行車影響折減系數(shù)r2——車道寬度影響系數(shù)v0——路段設(shè)計(jì)車速路段設(shè)計(jì)車速v0的確定可根據(jù)《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》確定自行車影響折減系數(shù)r1的確定（1）機(jī)非有分隔帶（墩），r1=1

（2）機(jī)非無分隔帶（墩），但自行車道負(fù)荷不飽和，

r1=0.8

（3）機(jī)非無分隔帶（墩），但自行車道負(fù)荷超飽和，Qbic——自行車交通量，[Qbic]每米寬自行車道的實(shí)用通行能力，W2——非機(jī)動(dòng)車道寬，W1——機(jī)動(dòng)車道寬。車道寬度影響系數(shù)r2的確定機(jī)動(dòng)車道路段通行能力C1的確定

C1是通過對理論通行能力進(jìn)行修正而得，修正包括：自行車影響折減系數(shù)(r1)、車道寬度影響折減系數(shù)(r2)、車道數(shù)修正(r3)、交叉口影響折減系數(shù)(r4)等。車道數(shù)修正系數(shù)r3的確定車道數(shù)修正系數(shù)即多車道城市道路中各車道利用系數(shù)的總和。交叉口影響修正系數(shù)r4的確定交叉口影響修正系數(shù)主要取決于交叉口控制方式及交叉口間距車道數(shù)1234車道數(shù)修正系數(shù)r311.872.603.20

200300400500600700800234125817802310155522082850176225053250191227203520206029303800215730603865224031804130間距m車道數(shù)路段通行能力提高值與交叉口間距基本上呈線性關(guān)系。C0——交叉口有效通行時(shí)間比，信號交叉口為綠信比s———交叉口間距自行車道路段通行能力C2W2——非機(jī)動(dòng)車道寬度二、交叉口延誤分析1、信號交叉口延誤計(jì)算最佳周期的確定最佳周期即為延誤最小時(shí)的信號周期長度。進(jìn)口道通行能力S的確定

一個(gè)進(jìn)口車道的理論通行能力為：

β——飽和車流車頭時(shí)距進(jìn)口車道實(shí)用通行能力：

n——進(jìn)口車道數(shù)，

r1——自行車影響折減系數(shù)

r2——車道寬度影響系數(shù)進(jìn)口道延誤d(i,j)的確定當(dāng)進(jìn)口飽和度較小時(shí)，各進(jìn)口上每輛車的平均延誤可根據(jù)修正的韋伯斯特公式計(jì)算：2、其它交叉口延誤計(jì)算無控、環(huán)交、立交三類交叉口的延誤，應(yīng)根據(jù)交通量的大小與信號交叉口延誤對比分析，以增加各類交叉口延誤的可比性。三、出行路權(quán)的分析城市道路網(wǎng)規(guī)劃：出行路權(quán)為所有路段的行駛時(shí)間及所有交叉口的延誤之和。公路網(wǎng)規(guī)劃：可不考慮交叉口延誤的影響，出行路權(quán)為路段行駛時(shí)間。第三節(jié)網(wǎng)絡(luò)交通分配

交通分配就是把各種出行方式的空間OD量分配到具體的交通網(wǎng)絡(luò)上，通過交通分配所得的路段、交叉口交通量資料是檢驗(yàn)道路規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)是否合理的依據(jù)。某城市機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)路段交通量分布某城市機(jī)動(dòng)車高峰小時(shí)交叉口交通量分布某市上班高峰小時(shí)路段自行車交通量分布一、綜述WARDROP原理Wardrop第一原理：網(wǎng)絡(luò)上的交通以這樣一種方式分布，就是所有使用的路線都比沒有使用的路線費(fèi)用小；Wardrop第二原理：車輛在網(wǎng)絡(luò)上的分布，使得網(wǎng)絡(luò)上所有車輛的總出行時(shí)間最小。交通分配方法平衡分配法如果分配模型滿足WARDROP第一、第二原理，則該方法為平衡分配法。非平衡分配法如果采用模擬方法進(jìn)行分配稱之為非平衡分配法。1、平衡分配法固定需求分配法在分配模型中，出行OD矩陣T(i,j)固定不變。其模型為：求解算法：Frank-Wolfe算法彈性需求平衡分配模型

這類分配模型中，出行OD矩陣T在分配過程中是連續(xù)變化的，OD點(diǎn)對之間的出行量取決于出行時(shí)間。模型同固定需求分配模型，約束條件用上式替代。求解時(shí)將其轉(zhuǎn)化為固定需求問題求解。組合分配平衡模型

在組合分配模型中，交通分配與出行分布或方式劃分為同步進(jìn)行，并相互影響。平衡分配模型特點(diǎn)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，，思路明確，但維數(shù)太大，約束條件太多，求解困難。2、非平衡模型最短路（全有全無）分配容量限制分配多路徑分配容量限制——多路徑分配交通需求交通流重分布道路及交叉口流量預(yù)測交通網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評價(jià)交通規(guī)劃方案車輛路徑選擇模擬最短路交通分配容量限制交通分配多路徑交通分配多路徑--容量限制交通分配調(diào)整交通管理措施O-D矩陣道路交通網(wǎng)絡(luò)交通流重分布模擬交通流重分布基礎(chǔ)：車輛路徑選擇模擬最短路交通分配容量限制交通分配多路徑交通分配多路徑--容量限制交通分配交通規(guī)劃方案二、最短路交通分配

在分配中，取路權(quán)（兩交叉口間的出行時(shí)間）為常數(shù)，即假設(shè)車輛的路段行駛車速、交叉口延誤不受路段、交叉口交通負(fù)荷的影響。每一OD點(diǎn)對應(yīng)的OD量被全部分配在連接該OD點(diǎn)對的最短線路上，其他道路上分配不到交通量。

最短路交通分配

AB100100100出行量T(A--B)=100輛三、容量限制分配方法容量限制分配是一種動(dòng)態(tài)的交通分配方法，它考慮了路權(quán)與交通負(fù)荷之間的關(guān)系，即考慮了交叉口、路段的通行能力限制，比較符合實(shí)際情況。容量限制分配有：（1）容量限制——增量加載分配（2）容量限制——迭代平衡分配1、容量限制——增量加載分配

先將OD表中的每一個(gè)OD量分解成K部分，即將原OD表分解成K個(gè)OD表，然后分K次用最短路分配模型分配OD量，每次分配一個(gè)OD分表，并且每分配一次，路權(quán)修正一次，路權(quán)采用路阻函數(shù)修正，直到把K個(gè)OD分表全部分配到網(wǎng)絡(luò)上。

容量限制交通分配

AB40+202030+1010401020+4030+1030出行量T(A--B)=

40+30+20+10

1234567891012345101006050403020

4030302520

20202015

101510

1010

5

5

5

5

5分配次序K分配次數(shù)K與每次的OD量分配率（％）2、容量限制——迭代平衡分配

先假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中各路段流量為零，按零流量計(jì)算路權(quán)，并分配整個(gè)OD表，然后按分配流量計(jì)算路權(quán)，重新分配整個(gè)OD表，最后比較新分配的路段流量與原分配的路段流量，新計(jì)算的路權(quán)與原計(jì)算的路權(quán)，若兩者比較接近，滿足迭代精度要求，則停止迭代，獲得最后的分配交通量。若不能滿足迭代精度要求，則根據(jù)新分配的流量重新計(jì)算路權(quán)，重新分配，直到滿足迭代精度。四、多路徑交通分配方法1、分配模型出行者希望選擇最短路、出行者在選擇出行線路時(shí)帶有隨機(jī)性，因此，各出行線路被選用的概率可用LOGIT路徑選擇模型計(jì)算。P(r,s,k)—OD量T(r,s)在第k條出行路線上的分配率；t(k)—第k條出行線路的路權(quán)；t—各出行路線的平均路權(quán)，θ—分配參數(shù)；m—有效出行線路條數(shù)。多路徑概率交通分配AB30P=0.3P=0.550P=0.220T=100

多路徑交通分配考慮最短路、隨機(jī)兩因素

mA1kB運(yùn)用本模型時(shí)，首先必須確定每一OD點(diǎn)對(r,s)的有效路段及有效出行線路。有效路段—[i,j]為路段終點(diǎn)j比路段起點(diǎn)i更靠近出行終點(diǎn)s。有效出行線路—由有效路段組成線路。每一OD點(diǎn)對的出行量只在它相應(yīng)的有效出行路線上進(jìn)行分配。本模型能較好地反映路徑選擇過程中的最短路因素及隨機(jī)因素。五、容量限制——多路徑分配該方法考慮了路權(quán)與交通負(fù)荷之間的關(guān)系及交叉口、路段通行能力的限制，使分配結(jié)果更加合理。包括：多路徑——增量加載分配、多路徑——迭代平衡分配

容量限制--多路徑交通分配AB12331218123064T=100=60+30+10交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案交通阻抗分析車輛路徑選擇模擬交通流重分布模擬道路及交叉口的速度、流量等輸出交通分配預(yù)測反饋調(diào)整六、交通管理對交通流影響的原理影響車輛運(yùn)行的交通阻抗對鼓勵(lì)通行的交通流，減少交通阻抗對限制通行的交通流，增加交通阻抗以達(dá)到調(diào)整網(wǎng)絡(luò)交通流量的目的速度

道路車輛速度、行駛時(shí)間預(yù)測

暢行車流