第4章-8 交通分配方法-分配

1、第六節(jié)第六節(jié) 網(wǎng)絡(luò)交通分配網(wǎng)絡(luò)交通分配 現(xiàn)狀現(xiàn)狀OD量在現(xiàn)狀交通網(wǎng)絡(luò)上的分配量在現(xiàn)狀交通網(wǎng)絡(luò)上的分配 分析目前交通網(wǎng)絡(luò)的運行狀況，檢驗四階段預(yù)測分析目前交通網(wǎng)絡(luò)的運行狀況，檢驗四階段預(yù)測 模型的精度。模型的精度。 規(guī)劃年規(guī)劃年OD分布預(yù)測值在現(xiàn)狀交通網(wǎng)絡(luò)上的分配分布預(yù)測值在現(xiàn)狀交通網(wǎng)絡(luò)上的分配 以規(guī)劃年的交通需求找出現(xiàn)狀交通網(wǎng)絡(luò)的缺陷，以規(guī)劃年的交通需求找出現(xiàn)狀交通網(wǎng)絡(luò)的缺陷， 為后面交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計提供依據(jù)。為后面交通網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計提供依據(jù)。 規(guī)劃年規(guī)劃年OD分布預(yù)測值在規(guī)劃交通網(wǎng)絡(luò)上的分配分布預(yù)測值在規(guī)劃交通網(wǎng)絡(luò)上的分配 評價交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的優(yōu)劣。評價交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案的優(yōu)劣。 兩類分配

2、：兩類分配： 運行線路固定運行線路固定 運行線路不固定運行線路不固定 的出行量從jijiT jiX jiTjiX jiXjiV dxxt r r r rij rara V a a , 0, , .,s.t. )(min 0 0, s),(j ),(),(),( s.t. ),(),()(min , jiV sjTjiVkjV jiVfjiVfvf s ki ss ji ij s s ji ij ),(),(jitFjiT 辯識各辯識各OD點對間的最短路線并分配該點對間的最短路線并分配該OD量量 計算最短路權(quán)矩陣計算最短路權(quán)矩陣 累加交叉口、路段交通量累加交叉口、路段交通量 最后一最后一OD點對

3、？點對？ 轉(zhuǎn)入下一轉(zhuǎn)入下一 OD點對點對 輸出各路段、交叉口總分配交通量輸出各路段、交叉口總分配交通量 輸入輸入OD矩陣及網(wǎng)絡(luò)幾何信息矩陣及網(wǎng)絡(luò)幾何信息 計算路權(quán)計算路權(quán) 最短路分配方法流程圖最短路分配方法流程圖 A B 40+20 20 30+10 10 40 10 20+40 30+1030 出行量出行量T(A-B) = 40+30+20+10 12345678910 1 2 3 4 5 10 100 60 50 40 30 20 40 30 30 25 20 20 20 20 15 10 15 10 10 10 5 5 5 5 5 分配次序 K 分配次數(shù)分配次數(shù)K K與每次的與每次的OD

4、OD量分配率（）量分配率（） 容量限制交通分配方法流程圖容量限制交通分配方法流程圖 輸入輸入OD表及幾何信息表表及幾何信息表 分解原分解原OD表為表為n個個OD表表 確定路段行駛時間確定路段行駛時間 確定交叉口延誤確定交叉口延誤 計算路權(quán)計算路權(quán) 確定網(wǎng)絡(luò)最短路權(quán)矩陣確定網(wǎng)絡(luò)最短路權(quán)矩陣 按最短路法分配每一按最短路法分配每一OD點對點對OD量量 累計路段、交叉口分配交通量累計路段、交叉口分配交通量 輸出路段、交叉口分配交通量輸出路段、交叉口分配交通量 最后最后OD點對？點對？ 最后一最后一OD表？表？ 轉(zhuǎn)入下一轉(zhuǎn)入下一 OD點對點對 否否 否否 是是 是是 轉(zhuǎn)入下一轉(zhuǎn)入下一 OD點對點對 輸入

5、輸入OD表及幾何信息表表及幾何信息表 設(shè)路段流量為設(shè)路段流量為0 確定路段行駛時間確定路段行駛時間 確定交叉口延誤確定交叉口延誤 計算路權(quán)計算路權(quán) 確定網(wǎng)絡(luò)最短路權(quán)矩陣確定網(wǎng)絡(luò)最短路權(quán)矩陣 按最短路法分配每一按最短路法分配每一OD點對點對OD量量 累計路段、交叉口分配交通量累計路段、交叉口分配交通量 輸出路段、交叉口分配交通量輸出路段、交叉口分配交通量 最后最后OD點對？點對？ 流量、路權(quán)精度？流量、路權(quán)精度？ 轉(zhuǎn)入下一轉(zhuǎn)入下一 OD點對點對 否否 不滿足不滿足 是是 是是 增量加載分配與迭代平衡分配的原理是基本相同的，分配過 程中最主要的是確定路權(quán)及計算最短路權(quán)矩陣。 迭代平衡分配的結(jié)果優(yōu)于

6、增量加載分配的結(jié)果，但迭代平衡 法事先無法估計迭代次數(shù)及計算工作量。 增量加載分配最大的優(yōu)點是事先能估計分配次數(shù)及計算工作 量，便于上機安排，只要分配次數(shù)選擇適當，其精度是可以 保證的。一般采用五級分配比較適宜。 容量限制法存在的不足： 此法與最短路分配法相同，出行者因其出行目的、喜好、路 況及習慣的緣故，并不一定選擇最短路徑，并且對不熟悉各 種可能替代路線的人，最短路徑更無從選定。 其次，重復(fù)分配的方式，在理論上的依據(jù)不足，因為出行者 對路網(wǎng)的交通需求乃為一次完成，而非經(jīng)過數(shù)次不同的出行 時間，才決定最后的路線。 1、分配模型、分配模型 與單路徑分配相比，多路徑分配方法的優(yōu)點是克服了單路與單

7、路徑分配相比，多路徑分配方法的優(yōu)點是克服了單路 徑分配中徑分配中流量全部集中于最短路流量全部集中于最短路上這一不合理現(xiàn)象，使各上這一不合理現(xiàn)象，使各 條條可能的出行路線均分配到交通量可能的出行路線均分配到交通量。 Dial于于1971年提出了初始的概率分配模型，模型反映了年提出了初始的概率分配模型，模型反映了 出行路線被選用的概率隨著線路長度的增加而減少的規(guī)律。出行路線被選用的概率隨著線路長度的增加而減少的規(guī)律。 Florian和和Fox于于1976年對年對Dial模型進行了修正，認為出模型進行了修正，認為出 行者從連接兩交通區(qū)路線的可行子系統(tǒng)中選用路線行者從連接兩交通區(qū)路線的可行子系統(tǒng)中選用

8、路線k概率概率 為：為： P(k)第第k條出行路線上的分配率；條出行路線上的分配率； t(k)第第k條出行線路的路權(quán)；條出行線路的路權(quán)；t各出行路線的平均路權(quán)，各出行路線的平均路權(quán)， 參數(shù)參數(shù)。 1 ( )exp( )exp i P kt kt i 2、分配模型的改進、分配模型的改進 最短路因素最短路因素-出行者希望最短、最快、最方便出行者希望最短、最快、最方便 隨機性因素隨機性因素-交通網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性、交通狀況的隨機性、出行交通網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性、交通狀況的隨機性、出行 者出行的不確定性者出行的不確定性 Logit方法設(shè)某方法設(shè)某OD點對點對(r, s)之間每個出行者總是選擇他之間每個出行者總是選擇他

9、認為阻抗最小的路徑認為阻抗最小的路徑k（稱出行者主觀判斷的阻抗值為（稱出行者主觀判斷的阻抗值為 “感知阻抗感知阻抗”）。各出行線路被選用的概率可用）。各出行線路被選用的概率可用LOGIT路路 徑選擇模型計算。徑選擇模型計算。 P(r,s,k)OD量量T(r,s)在第在第k條出行路線上的分配率；條出行路線上的分配率；t(k) 第第k條出行線路的路權(quán)；條出行線路的路權(quán)；t各出行路線的平均路權(quán)，各出行路線的平均路權(quán)， 參數(shù)；參數(shù)；m有效出行線路條數(shù)。有效出行線路條數(shù)。 m i tittktksrP 1 exp)(exp),( 多路徑概率交通分配多路徑概率交通分配 A B 30 P=0.3 P=0.5

10、 50 P=0.2 20 T=100 多路徑交通分配多路徑交通分配 考慮最短路考慮最短路、隨機兩因素、隨機兩因素 m P ktttt ki i m ()expexp 1 300350. . A 1 kB 3 3、網(wǎng)絡(luò)的處理：有效路段與有效路線、網(wǎng)絡(luò)的處理：有效路段與有效路線 對可供選擇的出行路線較明確的網(wǎng)絡(luò)，對可供選擇的出行路線較明確的網(wǎng)絡(luò)，DialDial模型可獲得較模型可獲得較 精確的分配結(jié)果。如圖中，從交通區(qū)精確的分配結(jié)果。如圖中，從交通區(qū)1 1至交通區(qū)至交通區(qū)2 2比較可行的比較可行的 出行路線有出行路線有3 3條：條：1 1）- - -，行駛時間為，行駛時間為30 min30 min

11、； 2)2)- - -，行駛時間為，行駛時間為25min25min；3)3)- - -、行駛時間為、行駛時間為 30 min30 min。如果參數(shù)取。如果參數(shù)取0.20.2，從，從l l區(qū)至區(qū)至2 2區(qū)的出行量為區(qū)的出行量為10001000輛。輛。 則則3 3條路線被選用的概率分別為條路線被選用的概率分別為0.2120.212、0.5760.576、0.2120.212。3 3條條 線路分配到的交通量分別為線路分配到的交通量分別為212212輛、輛、576576輛及輛及212212輛。輛。 但如果網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點至及節(jié)點至的行駛時間不是但如果網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點至及節(jié)點至的行駛時間不是 10min10mi

12、n而是而是5min5min那么路線那么路線- - - -的行駛時間為的行駛時間為30min30min，路，路 線線- - - -的行駛時間僅為的行駛時間僅為25min25min。這些路線的行駛時間不。這些路線的行駛時間不 大于前述大于前述3 3條可行路線，它們是否也算可行出行路線而參與分條可行路線，它們是否也算可行出行路線而參與分 配呢配呢? ?如果不算，路段如果不算，路段- -、- -沒有分配到交通量，與實沒有分配到交通量，與實 際情況不符。如果算，那么如何確定可行出行路線的總體際情況不符。如果算，那么如何確定可行出行路線的總體? ?對對 于該簡單網(wǎng)絡(luò)可以枚舉其可能線路，但對于大型網(wǎng)絡(luò)又如于

13、該簡單網(wǎng)絡(luò)可以枚舉其可能線路，但對于大型網(wǎng)絡(luò)又如 何解決何解決? ?如對含有如對含有10001000個交通節(jié)點的大型網(wǎng)絡(luò)，兩相隔較遠的個交通節(jié)點的大型網(wǎng)絡(luò)，兩相隔較遠的 交通區(qū)之間的不同出行線路可達幾萬甚至幾十萬條。對于這些交通區(qū)之間的不同出行線路可達幾萬甚至幾十萬條。對于這些 問題問題DialDial模型無所適從。模型無所適從。 5 5 改進的多路徑分配模型成功地解決了這一復(fù)雜問題。該方改進的多路徑分配模型成功地解決了這一復(fù)雜問題。該方 法中引進法中引進有效路段有效路段及及有效出行路線有效出行路線兩個概念。有效路段兩個概念。有效路段i，j 被定義為路段被定義為路段終點終點j j比比路段路段起

14、點起點i更靠近出行更靠近出行目的地目的地s的路段的路段。 即沿該路段前進能更接近出行終點。因此，有效路段的判別即沿該路段前進能更接近出行終點。因此，有效路段的判別 條件為：條件為： 對于路段對于路段i，j ，如果，如果Lmin(j，s)Lmin(i，s)，則則路段路段 i i，j j 為為有效路段有效路段，Lmin(a，b)為節(jié)點為節(jié)點a至節(jié)點至節(jié)點b的最短路權(quán)的最短路權(quán)。 有效路段有效路段是相對于是相對于OD點對點對(r，s)而言的，某一路段在某一而言的，某一路段在某一 OD點對下為有效路段，而在另一點對下為有效路段，而在另一OD點對下可能為非有效路點對下可能為非有效路 段。有效出行路線必須

15、由一系列的有效路段所組成，每一段。有效出行路線必須由一系列的有效路段所組成，每一OD 點對的出行量只在它相應(yīng)的有效出行路段上進行分配。點對的出行量只在它相應(yīng)的有效出行路段上進行分配。 有效出行路線有效出行路線L(i - j，s)的長度被定義為有效路段的長度被定義為有效路段i，j的路的路 權(quán)權(quán)d(i，j)加上有效路段終點加上有效路段終點j至出行終點至出行終點s的最短路權(quán)的最短路權(quán)Lmin(j，s) ， 即即L(i j，s) = d(i，j) +Lmin(j，s) 運用本模型時，首先必須確定每一運用本模型時，首先必須確定每一ODOD點對點對(r,s)(r,s)的有效路段及的有效路段及 有效出行線路

16、。有效出行線路。 有效路段有效路段i,ji,j為路段終點為路段終點j j比路段起點比路段起點i i更靠近出行終點更靠近出行終點s s。 有效出行線路有效出行線路由有效路段組成線路。由有效路段組成線路。 每一每一ODOD點對的出行量只在它相應(yīng)的有效出行路線上進行分配。點對的出行量只在它相應(yīng)的有效出行路線上進行分配。 出行者從出行起點出行者從出行起點r r到達出行終點到達出行終點s s，需經(jīng)過一系列交通節(jié)點，需經(jīng)過一系列交通節(jié)點 ( (交叉口交叉口) )，每經(jīng)一個交通節(jié)點，都必須在該節(jié)點所鄰接的有，每經(jīng)一個交通節(jié)點，都必須在該節(jié)點所鄰接的有 效路段中選擇一條路段作為他出行路線的一部分，繼續(xù)進行。效

17、路段中選擇一條路段作為他出行路線的一部分，繼續(xù)進行。 在交通節(jié)點處，可供出行者選擇的有效出行路線條數(shù)等于該在交通節(jié)點處，可供出行者選擇的有效出行路線條數(shù)等于該 節(jié)點所鄰接的有效路段個數(shù)。通常的城市交通網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點所鄰接的有效路段個數(shù)。通常的城市交通網(wǎng)絡(luò)中3 35 5個。個。 模型能較好反映路徑選擇過程中的最短路因素及隨機因素。模型能較好反映路徑選擇過程中的最短路因素及隨機因素。 輸入網(wǎng)絡(luò)幾何信息、路權(quán)表及輸入網(wǎng)絡(luò)幾何信息、路權(quán)表及OD表表 計算各節(jié)點之間的最短路權(quán)計算各節(jié)點之間的最短路權(quán) 令令i出行起點節(jié)點號出行起點節(jié)點號 判別節(jié)點判別節(jié)點i的有效路段及有效出行路線的有效路段及有效出行路線 計算

18、有效路段計算有效路段i,j的邊權(quán)的邊權(quán)Lw(i,j) 計算節(jié)點計算節(jié)點i的點權(quán)的點權(quán)Dw(i,j)、流入率、流入率P(i,j) 計算有效路段計算有效路段i,j的的OD分配率分配率Q(i,j) 計算有效路段計算有效路段i,j的本次分配交通量的本次分配交通量Q(i,j) 累計各路段、交叉口之分配交通量，輸出累計各路段、交叉口之分配交通量，輸出 路段、交叉口分配交通量及分配率矩陣路段、交叉口分配交通量及分配率矩陣 最后一最后一OD對？對？ 否否 已到出行終點？已到出行終點？ 以某一有效路以某一有效路 段終點段終點j代替代替i 否否 轉(zhuǎn)入下一轉(zhuǎn)入下一OD點對點對 是是 是是 例 試用多路徑方法分配從節(jié)

19、點至節(jié)點的出行量T(1,9) 1000輛h。分配網(wǎng)絡(luò)如圖所示，網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)為行駛時間。 AB 12 3 3 12 18 12 P 2 0 4. 33 P 3 03 . P 1 03 . 40 P 1 05. 30 P 2 02 . 6 P 3 04 . 4 P 1 02 . P 2 04 . P 3 03 . 27 T=100 = 60 + 30 + 10 是是 輸入輸入OD表及幾何信息表表及幾何信息表 分解原分解原OD表為表為n個個OD表表 確定路權(quán)確定路權(quán) 確定網(wǎng)絡(luò)最短路權(quán)矩陣確定網(wǎng)絡(luò)最短路權(quán)矩陣 按多路徑模型分配每一按多路徑模型分配每一OD點對的點對的 OD量（即多路徑分配算法子程序）量（即多路徑分配算法子程序） 累計路段、交叉口分配交通量累計路段、交叉口分配交通量 輸出路段、交叉口分配交通量輸出路段、交叉口分配交通量 最后最后OD點對？點對？ 最后一最后一