基于兰州市局部路网调查数据的非平衡交通分配模型分析交通规划课程设计

1、交通运输学院 交通规划 课程设计学 院 交通运输学院 班 级 交通工程1002班 姓 名 雒文鹏 学 号 202100524 成 绩 指导老师 高明霞 2021 年 4 月 18 日指导教师评语及成绩指导教师评语                           成绩         导师签字： 年 月 日 兰州交通大学交通运输学院课程设计任务书所在系： 交通工程系 课程名称： 交通规划 指导教师签名： 高明霞 专业班级：

2、交工1002班 学生姓名： 雒文鹏 学号： 202100524 一、课程设计题目基于兰州市局部路网调查数据的非平衡交通分配模型分析二、课程设计的目的 将课程中所学的几种非平衡交通分配模型，和实际路网抽象、小区划分等结合起来，提高理论与实践相结合，将所学知识运用于实践的综合能力，并加强和稳固交通分配局部的知识点。 三、课程设计的主要内容和要求包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等 3.1 原始数据兰州市局部区域道路网几何构造及土地利用特征；所选局部区域的虚拟OD对及OD交通量。 3.2 技术参数 3.2.1 路阻函数 采用路阻函数理论模型计算路段行驶时间，为简便起见忽略交叉口延误。 其中

3、机动车道单车道实用通行能力假定为300pcu/h，零流车速U0可结合道路等级、设计车速等查定。3.3.2 边界条件所选路网规模节点数不小于9，虚拟OD作用点不少于3个，虚拟OD对个数不小于9，虚拟交通量不小于83.3.3 分配模型 0-1分配法；容量限制-增量分配法；多路径概率分配法3.3 设计要求 1以三人为小组，选定兰州市一局部区域进行调查，获取局部路网几何特征和区域内土地利用和人口分布情况； 2将选定的局部路网抽象为有向网络并加以说明，标出路段长度等参数，指出每个节点和边所代表的实际含义，如果有些节点为OD作用点，需说明原因。3根据局部区域的土地利用及人口分布特征，划分交通小区并说明划分

4、的依据和原因。4对选定的局部路网，虚拟OD对及OD交通量。5将虚拟的OD交通量分配至抽象的道路网络中，分别采用0-1分配法、容量限制-增量分配法和多路径概率交通分配法实现，并对结果进行比拟分析。6假设采用计算机编程实现，徐画出程序流程图并附程序。假设以手工计算完成，那么需给出完整计算步骤。3.4 工作量要求 1将虚拟的OD交通量，以三种方法分别在所选局部路网上进行分配，每种方法的计算过程需完整，另外以表格形式对三种方法所得结果进行分析。2路网数据的调查、抽象过程需，以及分配计算过程需以文字、图表等形式详细阐述，形成思路清晰、可读性强的设计报告。3严格按照课程要求格式进行排版，形成的设计报告总页

5、数不小于20.四、工作进度安排 14月9日，星期二，准备资料，实施调查；24月11日，星期四，进行路网抽象、虚拟OD对处理等前期工作，采用0-1分配法进行分析计算；34月16日，星期二，采用容量限制-增量分配法和多路径概率分配法进行分析计算，并比拟分析三种方法所得结果； 44月18日，星期四，整理计算结果，撰写设计报告。五、主要参考文献 1王炜，交通规划，北京：人民交通出版社， 2007. 2邵春福，交通规划原理，北京：中国铁道出版社，2004. 3 陆化普，交通规划理论与方法，北京：清华大学出版社，1998. 4 王炜等，交通工程学，南京：东南大学出版社，2003.审核批准意见系主任签字 年

6、月日目 录一、引言5二、课程设计的内容背景52.1 规划区域路线图52.2 区域网内土地利用现状7三、课程设计的主要内容8交通小区划分83.2 研究范围内各路段设计车速9交通小区之间出行交通量9对各路径进行交通分配103.4.1 0-1分配法103.4.2 容量限制-增量分配法123.4.3 多路径概率分配法22四、结果分析42五、参考文献43六、附录44基于兰州市局部路网调查数据的非平衡交通分配模型分析一、引言 近年来，随着我国现代化建设的迅猛开展，国家经济水平的显著提升，人们的生活水平不断提高，单位和个体所拥有的汽车也越来越多了。由于车辆数量和人们出行的不断增加，对许多城市的交通系统带来了

7、很大的负荷，现有的交通系统越来越难满足社会开展对他的要求。所以，如何解决这一问题，成了全国很多单位和部门的领导者时常挂在嘴上的一个重要话题。而对交通量进行适当合理的分配布局就是解决这一问题的重要的首选的举措。二、课程设计的内容背景2.1 规划区域路线图以兰州市城关区甘肃省政府附近的一片区域为例，路线如图1、2、3。原地图见附录图2-1 区域路段实况图 图2-2 区域路段抽象图 图2-3 路段行驶距离(km)2.2 区域网内土地利用现状研究范围内现状用地主要以住宅用地、绿化用地、学校、医院、商业用地、行政办公用地及科学研究所为主。图2-4 研究范围土地利用现状图由上图可知：研究范围内主要以商业用

8、地和住宅用地为主，其次是政府办公用地和学校。人口主要分布在住宅用地区和学校区。三、课程设计的主要内容根据交通区划分的以下原那么： 1、同质性：分区内土地使用，经济，社会等特性尽量使其一致。 2、尽量以铁路，河川等天然屏障作为分区界限。 3、尽量不打破行政区的划分，以便能利用行政区现成的统计资料。 4、考虑路网的构成，区内质心形心可取为路网中的节点。 5、分区数量适当，中等城市不超过50个，大城市最多不超过100-150个。数量太多将加重规划的工作量，数量太少又会降低调查和分析的精度。 6、分区中人口适当，约1-2万人，靠市中心分区面积小些，靠市郊的面积大些。 7、考虑到干道市聚集交通的渠道，因

9、此一般不以干道作为分区界线，道路两侧同在一个交通区也便于资料整理。 8、对于已作过OD调查的城市，最好维持原已划分的小区 9、小区内的出行次数不超过全区域内出行总数的10-15。我们将整个区域划分为A、B、C、D四个交通小区。四个小区的土地使用经济、社会特性、居民出行方式一致，并且以城市快速路、主干道、次干道为界。如图3-1所示：图3-1 交通小区划分图A C B D图3-2交通小区划分抽象图在图3-2所示的交通网络图中，交通节点1、3、7、9分别为A、B、C、D四个OD作用点。每个节点代表的是交叉口，OD作用点代表在其附近的交通小区人流以其为出行的起点或终点。因为1、3、7、9分别在四个交通

10、小区附近，因此以它们作为OD作用点。3.2 研究范围内各路段设计车速根据调查，我们得知：南滨河东路、读者大道、天水中路、天水南路、民主东路及民主西路的设计车速为40km/h。而酒泉路、庆阳路、静宁北路、金昌北路及东岗西路的设计车速为40km/h。四个交通区的出行OD矩阵如表1所示。表3-1OD矩阵pcu/h DOABCDA080012001000B800010001200C120010000800D1000120080003.4.1 0-1分配法1确定路段行驶时间。r1=0.8；r3=1；W0r2=50×(W0-1.5)×0.01=50×(3.5-1.5) 

11、15;0.01=1U0=v0×r1×r2×r3=40××1×1=32(km/h) 0.96A C B 图3-3 路段行驶时间(min)2确定最短线路。表3-2最短线路OD点对最短路线节点号OD点对最短路线节点号AB123CA741AC147CB74123AD12569CD789BA321DA96521BC32147DB963BD369DC9873分配OD量。2200220022002200A C28002800800800 10001000180018008008002200120022001200B D图3-4 分配交通量pcu/h

12、3.4.2 容量限制-增量分配法本例采用三级分配制，第一次分配OD量的40%，第二次分配30%，第三次分配30%。每次分配采用最短路分配模型，每分配一次，路权修正一次，采用以下路阻函数模型对路权进行修正。1、分割OD： 表3-3 DOABCDA080012001000B800010001200C120010000800D100012008000 表3-4 DOABCDA0320480400B3200400480C4804000320D4004803200表3-5 DOABCDA0240360300B2400300360C3603000240D3003602400表3-6 DOABCDA0240

13、360300B2400300360C3603000240D3003602400分配第一份OD:1计算走行时间。0.96A C B 图3-5 路段行驶时间(min)2确定最短线路。表3-7最短线路OD点对最短路线节点号OD点对最短路线节点号AB123CA741AC147CB74123AD12569CD789BA321DA96521BC32147DB963BD369DC987（3） 分配OD量。880880880880A C11201120320320400 400 320320400400720720880480880480B D图3-6 分配交通量pcu/h分配第二份OD:1确定路段行驶时间。

14、r1=0.8；r3=1；W0r2=50×(W0-1.5)×0.01=50×(3.5-1.5) ×0.01=1U0=v0×r1×r2×r3=40××1×1=32(km/h) A C 1.99B D图3-7 路段行驶时间(min)2确定最短线路。表3-8最短线路OD点对最短路线节点号分配交通量OD点对最短路线节点号分配交通量AB123240CA78521360AC12587360CB78563300AD12589300CD789240BA321240DA98521300BC36587300DB985

15、63360BD36589360DC9872403分配OD量。A C9009009009001320660 1320660 900900660660240240660660B D图3-8 分配交通量pcu/h对所有路段累加两次分配交通量：880880880880A C202120211220122013201060 1060880 960960106010601320132011408801140880B D图3-9 分配交通量pcu/h分配第三份OD1确定路段行驶时间。r1=0.8；r3=1；W0r2=50×(W0-1.5)×0.01=50×(3.5-1.5) &

16、#215;0.01=1U0=v0×r1×r2×r3=60××1×1=48(km/h)U0=v0×r1×r2×r3=40××1×1=32(km/h) A C B D图3-10 路段行驶时间(min)2确定最短线路。表3-9最短线路OD点对最短路线节点号分配交通量OD点对最短路线节点号分配交通量AB123240CA741360AC147360CB74563300AD14569300CD789240BA321240DA96541300BC36547300DB963360BD3693

17、60DC9872403分配OD量。660660660660A C600600240240240240 240240600600240240660660660660B D图3-11 分配交通量pcu/h对所有路段累加三次分配交通量：1540154015401540A C600600226022601460146013201060 1060880 1220120016601660146014601800154018001540B D图3-12 分配交通量pcu/h3.4.3 多路径概率分配法(一)A B1计算各节点i至出行终点B的最短路权如表3-10所示。各节点至出行终点B的最短路权Lmin(i,

18、3)表3-10节点号123456789Lmini，302令i=出行起点，即从出行起点开始进行分配。与出行起点相邻的两个路段1,2、1,4仅1,2为有效路段，故连接起点仅有一条有效出行路线：(1-2,3)，那么P(1,2)=100%Q(1,2)=800*100%=800(pcu/h)3令i=2，那么仅2,3为有效路段。故：P(2,3)=100%Q(2,3)= 800*100%=800(pcu/h)分配结果如图3-13所示A C800 800B D图3-13 分配交通量pcu/h二A C：1计算各节点i至出行终点C的最短路权如表3-11所示。各节点至出行终点C的最短路权Lmin(i,7)表3-11

19、节点号123456789Lmini，702令i=出行起点，即从出行起点开始进行分配。3与出行起点相邻的两个路段1,2、1,4中只有1,4为有效路段，故连接起点有一条有效出行路线：(1-4,7)，其长度为：L(1-4,7)=d(1,4)+Lmin(4,7)=P(1,4)=100%Q(1,4)=1200*100%=1200(pcu/h)4令i=4，那么仅4,7为有效路段。故：P(4,7)=100%Q(4,7)=1200*100%=1200(pcu/h)分配结果如图3-13所示12001200A C B D三A D1计算各节点i至出行终点D的最短路权如表3-12所示。各节点至出行终点C的最短路权Lm

20、in(i,9)表3-12节点号123456789Lmini，902令i=出行起点，即从出行起点开始进行分配。与出行起点相邻的两个路段1,2、1,4均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(1-2,9)和(1-4,9)，其长度为：L(1-2,9)=d(1,2)+Lmin(2,9)=L(1-4,9)=d(1,4)+Lmin(4,9)=计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。本例中取LW(1,2)=exp-/=LW(1,4)=exp-/=计算节点i的点权NW(i)。NW(1)=+738计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j) P(1,2)=738=P(1,4)=738=0.481计算有效

21、路段i，j的分配交通量Q(i,j)。Q(1,2)=×1000=519 Q(1,4)=0.481×1000=4813令i=2，那么2,3、2,5均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(2-3,9)和(2-5,9)，其长度为：L(2-3,9)=d(2,3)+Lmin(3,9)=L(2-5,9)=d(2,5)+Lmin(5,9)=计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。LW(2,3)=exp-/353LW(2,5)=exp-/45=385计算节点i的点权NW(i)。NW5338538计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j) En(2)=0.519 P(2,3)=0.

22、519*5338=0.248P(2,5)=0.519*38538=0.271 计算有效路段i,j的分配交通量Q(i,j)。Q(2,3)=0.248×1000=248 Q(2,5)=0.271×1000=271(4)令i=4，那么4,5、4,7均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(4-5,9)和(4-7,9)，其长度为：L(4-5,9)=d(4,5)+Lmin(5,9)=2,19L(4-7,9)=d(4,7)+Lmin(7,9)=计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。本例中取LW(4,5)=exp-=LW(4,7)=exp-=338计算节点i的点权NW(i)。NW

23、(4403338=0.0741计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j) En(4)=0.481 P(4,5)=0.481*403741=P(4,7)=0.481*338741=0.219计算有效路段i,j的分配交通量Q(i,j)。Q(4,562×1000=262 Q(4,7)=0.219×1000=219(5)令i=3，那么仅3,6为有效路段。故：En(3)=0.248P(3,6)=Q(3,6)=1000=248(pcu/h)(6)令i=7，那么仅7,8为有效路段。故：En(7)=0.219P(7,8)=100%=0.219Q(7,8)=1000=219(pcu/h)

24、(7)令i=5，那么5,6、5,8均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(5-6,9)和(5-8,9)，其长度为：L(5-6,9)=d(5,6)+Lmin(6,9)=L(5-8,9)=d(5,8)+Lmin(8,9)=计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。LW(5,6)=exp-/407LW(5,8)=exp-/=334计算节点i的点权NW(i)。NW(540733441计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j) En(5)=0.533 P(5,6)=0.533*40741=0.293P(5,8)=0.533*33441=0.240 计算有效路段i,j的分配交通量Q(i,j)。Q

25、(5,6)=0.293×1000=293 Q(5,8)=0.240×1000=2408令i=6，那么仅6,9为有效路段。故：P(6,9)=100%*0.541=0.541Q(6,9)=1000*0.541=541(pcu/h)(9)令i=8，那么仅8,9为有效路段。故：P(8,9)=Q(8,9)=1000=559(pcu/h)分配结果如图3-15481219A C262519219271240 559293248541248B D图3-15 分配交通量pcu/h四B A1计算各节点i至出行终点A的最短路权如表3-13所示。各节点至出行终点B的最短路权Lmin(i,1)表3-

26、13节点号123456789Lmini，102令i=出行起点，即从出行起点开始进行分配。3与出行起点相邻的两个路段3,2、3,4仅3,2为有效路段，故连接起点仅有一条有效出行路线：(3-2,1)，那么P(3,2)=100%Q(3,2)=800100%=800(pcu/h)4令i=2，那么仅2,1为有效路段。故：P(2,1)=100%Q(2,1)= 800100%=800(pcu/h)分配结果如图3-16所示A 800800B C D图3-16 分配交通量pcu/h(五)B C1计算各节点i至出行终点C的最短路权如表3-14所示。各节点至出行终点C的最短路权Lmin(i,8)表3-14节点号12

27、3456789Lmini，802令i=出行起点，即从出行起点开始进行分配。3与出行起点相邻的两个路段3,2、3,4均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(1-2,9)和(1-5,9)，其长度为：L(3-2,8)=d(3,2)+LminL(3-4,8)=d(3,4)+Lmin4计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。LW(3,2)=exp-/437LW(3,4)=exp-/=5计算节点i的点权NW(i)。NW(1)=0.0437+0.0311=0.0748。6计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j)7计算有效路段i，j的分配交通量Q(i,j)。×1000=584×

28、;1000=4168令i=2，那么仅2,6为有效路段。故：Q(2,6)=10000.584=584(pcu/h)令i=4，那么仅4,9为有效路段。故：Q(4,9)=10000.416=416(pcu/h)10令i=6，那么仅6,8为有效路段。故：Q(6,8)=10000.584=584(pcu/h)令i=9，那么仅9,8为有效路段。故：Q(9,8)=10000.416=416(pcu/h)分配结果如图3-17A 584584584B C416416416 D图3-17 分配交通量pcu/h六B D1计算各节点i至出行终点D的最短路权如表3-15所示。各节点至出行终点D的最短路权Lmin(i,9

29、)表3-15节点号123456789Lmini，902令i=出行起点，即从出行起点开始进行分配。3与出行起点相邻的两个路段3,2、3,4仅3,4为有效路段，故连接起点仅有一条有效出行路线：(3-4,9)，那么P(3,4)=100%Q(3,4)=1200100%=1200(pcu/h)4令i=4，那么仅4,9为有效路段。故：P(4,9)=100%Q(4,9)=1200100%=1200(pcu/h)分配结果如图3-18所示A B C12001200 D图3-18 分配交通量pcu/h七C A1计算各节点i至出行终点A的最短路权如表3-16所示。各节点至出行终点A的最短路权Lmin(i,1)表3-

30、16节点号123456789Lmini，102令i=出行起点，即从出行起点开始进行分配。与出行起点相邻的两个路段7,4、7,8中7,4为有效路段，故连接起点有一条有效出行路线：(7-4,1)，其长度为：L(7-4,1)=d(7,4)+Lmin(4,1)= ；P(7,4)=100%Q(7,4)=100%*1200=1200pcu/h；3令i=4， 那么仅4,1为有效路段，故： P(4,1)=100%Q(4,1)=1200*100%=1200pcu/h；分配结果如图3-1912001200A C B D图3-19 分配交通量pcu/h八C B1计算各节点i至出行终点B的最短路权如表3-17所示。各

31、节点至出行终点B的最短路权Lmin(i,3)表3-17节点号123456789Lmini，302令i=出行起点，即从出行起点开始进行分配。与出行起点相邻的两个路段7,4、7,8均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(7-4,3)和(7-8,3)，其长度为：L(7-4,3)=d(7,4)+Lmin(4,3)L(7-8,3)=d(7,8)+Lmin(8,3)=计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。LW(7,4)=exp-/384LW(7,8)=exp-/=361计算节点i的点权NW(i)。NW(738461745计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j) P(7,43845=0.51

32、5P(7,86585计算有效路段i，j的分配交通量Q(i,j)。Q(7,415×1000=515 Q(7,885×1000=4853令i=4，那么4,1、4,5均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(4-1,3)和(4-5,3)，其长度为：L(4-1,3)=d(4,1)+Lmin(1,3)=L(4-5,3)=d(4,5)+Lmin(5,3)=计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。LW(4,1)=exp-/388LW(4,5)=exp-/=350计算节点i的点权NW(i)。NW(488350738计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j) En(4)=0.515

33、 P(4,1)=0.515*8838=0.271P(4,5)=0.515*35038=0.244 计算有效路段i,j的分配交通量Q(i,j)。Q(4,1)=0.271×1000=271 Q(4,5)=0.244×1000=2444令i=1，那么仅1,2为有效路段。故：En(1)=0.271P(1,2)=Q(1,2)=1000*0.271=271(pcu/h)5令i=8，那么8,5、8,9均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(8-5,3)和(8-9,3)，其长度为：L(8-5,3)=d(8,5)+Lmin(5,3)=L(8-9,3)=d(8,9)+Lmin(9,3)=

34、计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。LW(8,5)=exp-/392LW(8,9)=exp-/=347计算节点i的点权NW(i)。NW(892347739计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j) En(8)=0.485 P(8,5)=0.485*9239=0.257P(8,9)=0.483*34739=0.228 计算有效路段i,j的分配交通量Q(i,j)。Q(8,5)=0.257×1000=257 Q(8,9)=0.228×1000=2286令i=5，那么5,6、5,2均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(5-2,3)和(5-6,3)，其长度为：L(5

35、-2,3)=d(5,2)+Lmin(2,3)=L(5-6,3)=d(5,6)+Lmin(6,3)=计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。LW(5,2)=exp-/348LW(5,6)=exp-/=390计算节点i的点权NW(i)。NW(548390738计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j) En(5)=0.501 P(5,2)=0.501*4838=0.236P(5,6)=0.501*39038=0.265 计算有效路段i,j的分配交通量Q(i,j)。Q(5,2)=0.236×1000=236 Q(5,6)=0.265×1000=2657令i=2， 那么仅2,

36、3为有效路段，故： En(2)=0.507 P(4,1)= Q(4,1)=1000=507pcu/h；8令i=9， 那么仅9,6为有效路段，故： En(9)=0.228 P(9,6)= Q(9,6)=1000*0228=228pcu/h；9令i=6， 那么仅6,3为有效路段，故： En(6)= P(6,3)= Q(6,3)=1000=493pcu/h；分配结果如图3-2051580271A C244271485 236257 228265507228493B D图3-20 分配交通量pcu/h九C D1计算各节点i至出行终点D的最短路权如表3-18所示。各节点至出行终点D的最短路权Lmin(i

37、,9)表3-18节点号123456789Lmini，902令i=出行起点，即从出行起点开始进行分配。 与出行起点相邻的路段仅7,8为有效路段,(7,8-9)，那么P(7,8)=100%Q(7,8)=800*100%=800(pcu/h)3令i=8， 那么仅8,9为有效路段，故： En(8)=100% P(8,9)=100% Q(8,9)=800pcu/h；分配结果如图3-21A C800 800B D图3-21 分配交通量pcu/h十D A1计算各节点i至出行终点A的最短路权如表3-19所示。各节点至出行终点A的最短路权Lmin(i,1)表3-19节点号123456789Lmini，102令i

38、=出行起点，即从出行起点开始进行分配。与出行起点相邻的两个路段9,8、9,6，可知9,8、9,4均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：(9-8,1)，9-4,1那么其长度分别为： L(9-8,1)=d9,8+ Lmin(8,1)= L(9-6,1)= d9,6+ Lmin(6,1)=计算各有效路段i,j的边权LW(i,j)。LW(9,6)=exp-/=LW(9,8)=exp-/=0.0350计算节点i的点权NW(i)。NW389350739 计算各有效路段i,j的OD量分配率P(i,j)P(9,6389739=0.526350739=0.474计算有效路段i,j的分配交通量Q(i,j). Q(9,6)=0.526×1000=526pcu/h Q(9,8)=0.474×1000=474pcu/h (3)令i=8，那么8,5、8,7