交通分配預(yù)測(cè)

Section5TrafficAssignment

第五節(jié)交通分配預(yù)測(cè)UserEquilibrium&SystemOptimization用戶均衡分配與系統(tǒng)優(yōu)化分配ThefourstepsTrafficGenerationTrafficDistributionTrafficModalSplitTrafficAssignmentWhether?Where?Whichmode?Whichroad?Thefoursteps(cont’d)Tripgeneration:Determinethenumberoftripsoriginatingandterminatingindifferentzonesofthestudyarea.Output:tripproduction&attraction.Tripdistribution:Describetheallocationoftripsfromapointoforigintothedestinationzones.Output:ODmatrix.Thefoursteps(cont’d)Modechoice(Modalsplit):Determinetheportionofthetotalnumberoftripsmadebetweenanoriginanddestinationusingdifferenttransportmodes.Output:modeusagerate（方式劃分率）.Routechoice(Trafficassignment):AllocateODtripstoroutesinthetransportationnetworktoestimatetheresultingvolume,traveltimeandspeed,etc.Output:trafficflowonthesectionsandpattern(路段上的交通流量以及交通方式).ElementsofTrafficAssignmentGraphrepresentationofthenetworkcentroids,links,nodes,connectorsLinkperformancefunction(s)PrinciplesofroutechoiceLinkPerformanceFunctions

路阻函數(shù)Amathematicalformularepresentingthetravelimpedance,levelofserviceofthelinkAsknownaslinkcostfunctionTraveltimeisthemeasureusedmostoften.(有時(shí)候會(huì)考慮距離和固定費(fèi)用：linkdistance+fixedcosts)CrucialtotrafficassignmentLinkPerformanceFunctions

路阻函數(shù)Expected‘nice’propertiesAconvexfunction－凸函數(shù)Positive,nonlinear,strictlyincreasingfunctionsoflinkflow－是流量的正的，非線性嚴(yán)格遞增的函數(shù)ThemostfamousoneistheBPR(BureauofPublicRoads)functionLinkPerformanceFunctions

路阻函數(shù)BPRfunctionLinkPerformanceFunctions

路阻函數(shù)LinkPerformanceFunctions

路阻函數(shù)AdditionalNotes…Whyconvex?Foraminimizationprogram,aconvexobjectivefunctionisthesufficient(secondorder)conditionfortheoptimalsolutiontoexist(assumingthattheconstraintsetisaconvexset).TheHessianmatrixofaconvexfunctionisnotedasPositiveDefinite(P.D.).PrinciplesTrafficAssignment

交通分配原理Thefinalstepinthemodelingprocess.Vehicletripsfromonezonetoanotherareassignedtospecifictravelroutesbetweenzones.Thisassignmentisdoneonthebasisofminimumgeneralizedcost(最小的通用費(fèi)用)oftravelbetweeneachO-Dpairofzones－但并不表示路徑唯一！Thisgeneralizedcostasdefinedearlierisalinearcombinationofthelinkjourneytimeandthelinkdistance+fixedcostssuchasparkingortolls.Whenwearedonewehaveanassignednetwork!TrafficAssignment交通分配模型分類交通分配模型通常分為非平衡模型：non-equilibriummodels最短路（全有全無）交通分配法－shortestpathmethod(alsocalledall-or-nothingmethod)容量限制法－minimumpathwithcapacityrestraintsmethod多路徑概率交通分配法(probabilityofmulti-pathmethod)容量限制－多路徑分配平衡模型：EquilibriummodelsUserEquilibriumSystemOptimizationShortestPathMethod

最短路分配法也叫全有全無分配法是一種靜態(tài)的交通分配方法；取兩點(diǎn)間的行駛時(shí)間為常數(shù)；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(duì)應(yīng)的OD量被全部分配在連接該OD點(diǎn)對(duì)的最短線路上，其他道路上分配不到交通量。所有的OD對(duì)的OD量按上述原則全部分配在路網(wǎng)上，累加各路段的交通量。ShortestPathMethod(cont’d)

最短路分配法該分配法進(jìn)行交通分配時(shí)，不考慮路段通行能力的限制；也不考慮過多的交通量將影響行車速度；特點(diǎn)：計(jì)算簡(jiǎn)單；是其他分配方法的基礎(chǔ)。缺點(diǎn)：交通量在路網(wǎng)上分配不均，出行的交通量全部集中在最短路上；且網(wǎng)絡(luò)總費(fèi)用值較大?？傎M(fèi)用＝關(guān)鍵是求最短路：最常用的方法有Dijkstra算法。ShortestPathMethod(cont’d)

最短路分配法最短路交通分配法的步驟確定路段行駛時(shí)間。確定各OD點(diǎn)之間的最短路徑。各交通區(qū)之間的交通量全部放在路阻最小的路徑上，其余的路徑上的交通量為零。累計(jì)得出各路段的交通量。ShortestPathMethod(cont’d)

最短路分配法Example:用最短路法分配該OD矩陣ODABCDA0200200500B2000500100C2005000250D5001002500ShortestPathMethod(cont’d)

最短路分配法解:（1）確定路段行駛時(shí)間（已知的）（2）確定A、B、C、D四個(gè)交通區(qū)的最短路徑?？捎肈ijkstra的方法求得：ShortestPathMethod(cont’d)

最短路分配法（3）分配OD量將各OD點(diǎn)對(duì)的OD量分配到與該OD點(diǎn)對(duì)相對(duì)應(yīng)的最短路徑上。容量限制分配法也是把交通量分配到最小路權(quán)的線路上；考慮了車速與交通量之間的關(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。容量限制分配法的關(guān)鍵是路權(quán)的確定。容量限制分配法容量限制分配法的步驟1.用一般方法把交通表示為路網(wǎng),以“零流量”路段行程時(shí)間開始；2.依次對(duì)每個(gè)起點(diǎn)分區(qū)計(jì)算通過路網(wǎng)的最短行程時(shí)間的通路；3.按全有全無分配模型,將OD點(diǎn)的交通模式加到路網(wǎng)；4.計(jì)算分配到每條路段上的交通量；5.在流量與行程時(shí)間的關(guān)系式中，用分配給路段的交通量計(jì)算路段行程時(shí)間，重新計(jì)算最短路；6.按全有全無分配模型將原來OD點(diǎn)的交通模式加到路網(wǎng)上,但要用由步驟5得出的新的最短路上；7.返回到步驟4，繼續(xù)分配，直到分配的交通量和行程時(shí)間穩(wěn)定為止。容量限制分配法容量限制法進(jìn)行分配時(shí)，需先將OD表中的每一個(gè)OD量分解成k部分，即分解成k個(gè)OD分表，然后分k次用最短路法分配，每次分配一個(gè)OD分表，并且每分配一次，路權(quán)修正一次，直到把k個(gè)OD分表全部分配在路網(wǎng)上。容量限制分配法分配次數(shù)k與每次的OD分配率(%)AB40+202030+1010401020+4030+1030出行量T(A--B)=

40+30+20+10容量限制分配法26多路徑概率分配法出行者希望選擇效用最大的路徑出行－最短路因素但是路網(wǎng)有其復(fù)雜性和交通狀況的隨機(jī)性，出行者在選擇出行路線的時(shí)候往往帶有不確定性－隨機(jī)因素考慮這兩種因素的主次地位，各出行線路被選用的概率可用Logit型的路徑選擇模型計(jì)算。多路徑概率分配法多路徑概率分配法多路徑概率分配法中的有效路段和有效出行路徑有效路段：定義有效路段[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的路段。有效路徑：由有效路段組成的連接OD的路徑。每一OD量只在它相應(yīng)的有效出行路線上進(jìn)行分配。多路徑概率分配法Example:A區(qū)到D區(qū)的OD出行量為T(1,9)=900veh/d,試用多路徑概率分配法將OD分配到路網(wǎng)上。多路徑概率分配法解:(1)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)至終點(diǎn)9的最短路權(quán)：(2)令i等于出行起點(diǎn)r，即從r開始進(jìn)行分配；(3)判別與節(jié)點(diǎn)i鄰接的有效路段，并計(jì)算有效路徑長(zhǎng)度。判別條件：if，則它為有效路段，有效路徑長(zhǎng)度：

多路徑概率分配法起點(diǎn)1鄰接的兩條路段[1,2]、[1,4]都是有效路段，則(4)計(jì)算Logi