第08章 交通分配基础.ppt

第八章交通分配基础 8.1 交通分配的概念 交通分配是“四阶段”交通需求预测法的最后一个环节，所谓交通分配就是将各种出行方式的空间OD量分配到具体的交通网络上，通过交通分配所得到的路段、交叉口交通量资料是检验道路规划网络是否合理的主要依据之一。 进行交通分配的前提条件是已知OD交通量、网络图和网络中各路段的走行时间（或走行时间函数）。 对于各种出行方式的OD量的获取已在“Chap04～Chap07章”中获得了很好的解决，本章主要讨论交通网络的计算机表示方法、交通阻抗分析和路网最短路算法道路等交通分配的基础问题。下章再讨论交通分配的模型和算法。 8.2 交通网络的计算机表示 交通网络的抽象即是把交通网络抽象为点（交叉口）与边（路段）的集合，节点一般代表道路网络中道路的交叉点以及交通小区的形心，边则代表在两点之间存在一条道路。 对交通网络进行计算机处理，常用的方法有：关联矩阵法、邻接矩阵法、权矩阵法、边编目录法和邻接目录表法5种。 8.2.1 关联矩阵法 关联矩阵表示的是节点和边之间的关联情况。 关联矩阵的每一列仅有两个元素为1，其余元素全部为0。因此，利用此种方法来存储网络信息，效率不高，浪费的计算机内存空间大。 8.2.2 邻接矩阵法 邻接矩阵是一个方阵，其元素表示的是网络中节点与节点之间的一般邻接关系。 有效元素（非零元素）的比例在提高，但矩阵中绝大部分的元素仍为0，是个稀疏矩阵，存储时要浪费大量的计算机内存空间。 8.2.3 权矩阵法 8.2.4 边编目录法 8.2.5 邻接目录表法 8.3 道路交通阻抗分析 交通阻抗是指交通网络上路段或路径之间的运行距离、时间、费用或这些因素的综合。 交通阻抗通常由两部分组成：路段上的阻抗、节点处的阻抗。 在诸多交通阻抗因素中，时间因素是最主要的。 有些交通网络，路段上的走行时间与距离成正比，与路段上的流量无关，如城市轨道交通网；有些交通网络，路段上的走行时间与距离不一定成正比，与路段上的交通流量有关，此时应选用时间作为阻抗。 道路交通阻抗分析就是确定路段走行时间（交叉口延误）与路段（交叉口）交通负荷之间的函数关系。 8.3.1 常用的路段特性函数 ? 路段特性函数的一般形式 当流量充分小时，行程时间接近于平均“零流量”行程时间。 在流量远小于道路的通行能力时，流量的缓慢变化导致行程时间的缓慢变化。 在“稳态”系统状态下，曲线变成饱和流量纵坐标的渐近线。 另外，在函数的构造上，还要求其满足单调递增、连续可微性，同时对模型参数也要求易于标定。 ? 常用的路段特性函数模型 模型1（BPR模型） 模型2（Davidson模型） 模型3（TRRL模型） 模型4（中国交通部模型） 模型5 模型6 8.3.2 常用的交叉口延误模型 ? 信号交叉口延误计算模型 模型1 模型2 模型3 模型4 模型5（Webster延误） 模型6 ? 其它类型交叉口延误计算方法 8.3.3 路权的计算 交通分配中的路权等于路段行驶时间与交叉口延误之和。 8.3.4 节点带权路网的描述 当存在交叉口转向延误或交叉口转向限制时，对于路网的连通性要重新进行描述，常用的方法有增设虚拟边法和对偶图法。 ? 增设虚拟边法 基本思想是将每个交叉口扩展为一个子网络，即增加虚拟节点和虚拟边。一个虚拟节点对应到交叉口的一个进口或出口方向，连接虚拟节点的一条虚拟边对应到交叉口的一个可能转向，其边权则对应到相应的转向延误。 优点：能解决转向延误和转向限制问题，可以利用现有的最短路算法。 缺点：要增加大量的虚拟节点和虚拟边，而大量虚拟节点和虚拟边的增加又导致问题规模的剧增，对于大型网络这种存储空间和运行时间上的额外开销是无法承受的。 ? 对偶图法 对偶图法的实质是进行节点和边的相互转化来表达网络的连通性。在进行边转化为节点时，原图中的一条边就转化为对偶图中的一个节点；而在节点转化为边时，则需要根据网络的连通性而定。 通过转化得到的对偶图有2个主要特性。 对偶图中的对偶节点代表了原图中的边，并保持了原图中边的所有特性。如对偶节点包含了原图中边的起点、末点号信息；对偶节点的权重对应原图中边的权重。 对偶图中的对偶边代表了原图中邻接边之间的转向以及转向的附属特征，如对偶边的权重对应到原转向的延误值等。 8.4 路网最短路算法 最短路算法是交通分配的最基本算法。绝大部分的交通分配模型都以最短路交通分配为基础，并将其作为一个基本子过程反复调用。 最短路算法的设计合理与否，将直接影响到整个交通分配的运算效率。 最短路问题包含着两个子问题：一是网络中任意两个节点之间的最短路权计算，另一是网络中任意两个节点之间的最短路径的辨识。 8.4.1 Dij