交通规划课程设计-兰州市局部路网调查数据的非平衡交通分配模型

1、TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc3566 第一章 绪论 PAGEREF _Toc3566 1 HYPERLINK l _Toc7494 第二章 确定研究区域并划分小区 PAGEREF _Toc7494 2 HYPERLINK l _Toc1308 PAGEREF _Toc1308 2 HYPERLINK l _Toc27116 PAGEREF _Toc27116 3 HYPERLINK l _Toc3248 PAGEREF _Toc3248 3 HYPERLINK l _Toc32310 PAGEREF _Toc32310 4 HYPERLINK l _Toc296

2、62 PAGEREF _Toc29662 5 HYPERLINK l _Toc27946 2.5. 1小区划分的意义 PAGEREF _Toc27946 5 HYPERLINK l _Toc1963 PAGEREF _Toc1963 5 HYPERLINK l _Toc9577 PAGEREF _Toc9577 5 HYPERLINK l _Toc17183 第三章 网络抽象及OD交通量拟定 PAGEREF _Toc17183 7 HYPERLINK l _Toc2333 PAGEREF _Toc2333 7 HYPERLINK l _Toc3573 PAGEREF _Toc3573 7 HY

3、PERLINK l _Toc7782 PAGEREF _Toc7782 8 HYPERLINK l _Toc26070 PAGEREF _Toc26070 10 HYPERLINK l _Toc25645 PAGEREF _Toc25645 10 HYPERLINK l _Toc28259 第四章 OD交通量分配 PAGEREF _Toc28259 11 HYPERLINK l _Toc30337 PAGEREF _Toc30337 11 HYPERLINK l _Toc1689 PAGEREF _Toc1689 12 HYPERLINK l _Toc18153 多路径交通分配方法 PAGER

4、EF _Toc18153 12 HYPERLINK l _Toc13913 多路径分配方法流程图 PAGEREF _Toc13913 12 HYPERLINK l _Toc4187 PAGEREF _Toc4187 14 HYPERLINK l _Toc7441 多路径交通分配方法 PAGEREF _Toc7441 17 HYPERLINK l _Toc11178 多路径交通分配方法的原理 PAGEREF _Toc11178 17 HYPERLINK l _Toc4832 4.4.2 分割原始OD表 PAGEREF _Toc4832 17 HYPERLINK l _Toc20652 PAGER

5、EF _Toc20652 18 HYPERLINK l _Toc30636 PAGEREF _Toc30636 18 HYPERLINK l _Toc18425 第五章 四种非平衡方法对比分析 PAGEREF _Toc18425 25 HYPERLINK l _Toc2112 PAGEREF _Toc2112 25 HYPERLINK l _Toc3473 第六章 总结 PAGEREF _Toc3473 27 HYPERLINK l _Toc13852 参考文献 PAGEREF _Toc13852 28兰州市局部路网调查数据的非平衡交通分配模型第一章 绪论1962年，美国芝加哥市交通规划研究中

6、提出的“交通生成交通分布交通方式划分交通分配”的预测方法标志着交通规划领域中经典“四阶段”法交通预测模型的形成。其中，网络交通流交通分配是较重要的环节之一。所谓交通分配就是在前三个阶段的基础上，把各种出行方式的空间OD交通量分配到具体的交通网络上，模拟出行者对出行路径的选择，得知每个路段具体的交通量。此举对以后的道路建设、交通管理与控制意义甚大。本次课程设计的目的是，通过调查兰州市局部路网的比较详细的数据，将选定的区域利用所学知识划分成小区，将各个小区的实际路网抽象成网络，利用课堂中所学的四种非平衡交通分配模型（最短路交通分配方法，容量限制交通交通分配方法，多路径交通分配方法，容量限制多路径交

7、通分配方法），将交通量进行合理分配。这次课程设计意义重大，既锻炼了我们理论结合实践，将所学知识运用与实践的综合能力，又巩固了我们所学的交通分配的理论知识，还锻炼了我们独立思考与克服困难的能力。我们的主要任务是合理选择研究区域，利用现有的调查数据，进行交通小区划分，在这个过程中要避免胡乱选择研究区域，以及不符合实际的随意划分。第二章确定研究区域并划分小区此次课程设计是基于兰州市局部路网的，为了方便调查基础资料以及更好的完成此次任务，我们组选择了我们最熟悉的安宁区局部地区作为研究对象。北至植物园、南至建宁西路、西至莫高大道、东至兰州交通大学学府路，总面积为56平方公里，如图1。图1 研究区域经过我

8、们小组的详细调查，该区域用地性质主要是以工业用地、商业用地、居住用地为主，经济比较发达，人口众多，居民收入相当可观，出行比较频烦。图2 (生活性小道以及交通量特别小的路名未标出）经过网络资源搜集以及我们实地调查，我们将路网调查资料整理到如下： 表2一1名称道路等级车道数设计车速长度（km）自行车修正系数 r1车道宽度修正系数r2交叉口影响修正系数r3桃林路（北）支路2301桃林路（南）次干路44011九州通西路支路2301枣林路（北）支路2301枣林路（中）支路2301枣林路（南）次干路44011兴安路(西）支路2301兴安路（东）次干路4401世纪大道支路23011万新北路支路2301万新南

9、路主干路46011安宁西路（西）主干路86011安宁西路（中）主干路86011安宁西路（东）主干路86011建宁西路（西）主干路46011建宁西路（东）主干路460112.5. 1小区划分的意义通过对研究区域的选定，进行交通小区的划分，将交通需求在空间上的流动用小区之间的交通分布图表现出来，便于用交通分配理论模拟道路网上的交通流。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) 尽量不打破行政区划，以便能利用行政区政府现成的统计资料；(4) 考虑路网的构成，区内重心可取为路网中的结点；(5) 分区数量适当，中等城市50个，大城市不超过1

10、00150个，(6) 在进行城市交通系统规划时，一般按交通小区面积12平方公里或12万人口进行分区。 我们组根据该区域主要的三种用地性质（工业用地，居民区，商业用地）将该区域划分为三个小区，分别为A、B、C。A区以各种机械工厂和医药厂为主，为工业园区。B区以各个企业的家属楼以及附近居民的家属楼为主，为居民区。C区以各种公共设施（如医院诊所等）以及大型商场、市场为主，为商业区。各个小区如图3。图3 交通小区第三章 网络抽象及OD交通量拟定 图4 （省去生活性的小道）根据调查数据及第二次绘制的路网简图（图4）将路网抽象为如下网络（图中节点1,10，7也分别代表小区A、B、C的OD作用点）：图5 抽

11、象后的网络（1，10,7分别代表A,B,C)根据公式：t0=l/U0, U0 =v0 * r1 * r2 *r3U0 交通量为0时的路段车速；v0 路段设计车速；r1自行车修正系数；r2车道宽度修正系数；r3交叉口影响修正系数。计算结果如下表： 表31路段名称道路等级车道数设计车速(km/h)V0长度l（km）自行车修正系数 r1车道宽度修正系数r2交叉口影响修正系数r3零流车速U0(km/h)零流通行时间t0（min）12桃林路支路23011823桃林路次干路440113014九州通西路支路23011845枣林路支路23011856枣林路支路23011867枣林路次干路4401130158兴

12、安路支路230118810兴安路次干路44012489世纪大道支路230111011万新北路支路2301181112万新南路主干路460114526安宁西路主干路860114569安宁西路主干路8601145911安宁西路主干路860114537建宁西路主干路4601145712建宁西路主干路460114511图6 初始阻抗值虚拟各交通小区的OD交通量，如表3。OD交通量表（辆/h） 表32O DABCA01000800B100001200C80012000第四章 OD交通量分配人们最初进行交通流分配的研究时，多采用全有全无法（all or nothing）的最短路径方法。该方法处理的是非常理

13、想化的城市交通网络，即假定路网中没用拥挤，路阻是固定不变的，且路网信息完全公开已知。每个OD对之间的交通量只沿着该OD对之间走行时间最短的路径行驶。 利用图6 算出最短路为：1-7:12-3-71-10:1-2-6-9-11-107-1:7-3-2-110-1:10-11-9-6-2-110-7:10-11-12-77-10:7-12-11-10将交通量分配至各最短路得到最终分配结果如下：图7 最终分配结果（1，10,7分别代表A,B,C)引用小组成员的计算结果，得到最终的分配结果如下。图 8 容量限制交通分配方法分配的结果（1，10,7分别代表A,B,C)多路径交通分配方法多路径分配方法流程

14、图输入网络几何信息表、路权表及OD表以某一有效路段终点j代替i计算有效路段i,j的OD量分配率P(i,j)计算有效路段i,j的本次分配交通量Qi,j)计算节点i的点权NW(i)计算节点i的流入率En(i)计算有效路段i,j的边权LW（i,j)判别节点i的有效路段及有效出行路线令i =出行起点节点号r计算各节点之间的最短路权输出分配交通量及分配率矩阵P累计路段、交叉口分配交通量转入下一OD点对已到出行终点S？最后一OD点对？否否是是图9 多路径分配方法流程图从节点1至节点10的出行量T(1,10)=1000辆/h。(取=3.3）计算各交通节点i至出行终点s的最短路权，如下表： 表41节点号123

15、456789101112Lmin(i,10)0令i=r=1,与节点i邻接的有效路段为1,2,1,4。计算有效出行路线的长度，如下：L(1-2,10)=d(1,2)+LminL(1-4,10)=d(1,4)+Lmin计算各有效路段的边权LW(i,j)LW(1,2LW计算节点1的点权NW(1)NW(1)=LW(1,2)+LW计算各有效路段i,j的分配率P(i,j)P(1,2)=LW(1,2)/NWP(1,4)=LW(1,4)/NW计算各有效路段的分配交通量Q(1,2) =T(1,10)P(1,2)=556(辆/h)Q(1,4) =T(1,10)P(1,4)=444(辆/h)取有效路段1,4的终点4

16、为i,只有4,5为有效路段L(4-5,10)=d(4,5)+LminLWNW(4)=0.0369 EnP(4,5)=En(4)LW(4,5)/NWQ(4,5) =T(1,10)P(4,5)=444取有效路段1,2的终点2为i,只有2,6为有效路段LWNW(2)=0.0369 EnP(2,6)=En(2)LW(2,6)/NWQ(2,6) =T(1,10)P(2,6)=556取有效路段2,6的终点6为i,只有6,9为有效路段LWNW(6)=0.0369 EnP(6,9)=En(6)LW(6,9)/NW4Q(6,9) =T(1,10)P(6,9)=734取有效路段4,5的终点5为i,5,85,6为有

17、效路段LWLWNWEnP(5,8)=En(5)LW(5,8)/NWP(5,6)=En(5)LW(5,6)/NWQ(5,8) =T(1,10)P(5,8)=266Q(5,6) =T(1,10)P(5,6)=178取有效路段5,8终点8为i，8,9,8,10为有效路段LWLWNWEnP(8,9)=En(8)LW(8,9)/NWP(8,10)=En(8)LW(8,10)/NWQ(8,9) =T(1,10)P(5,8)=65Q(8,10) =T(1,10)P(5,6)=201(已到终点）取8,9的终点9为i,只有9,11为有效路段LWNWEnP(9,11)=En(9)WQ(9,11) =T(1,10)

18、P(9,11)=799取9,11的终点11为i,只有11,10为有效路段，再次到达终点，所以Q(11,10)=Q(9,11)=799，至此小区A到小区B的交通量分配完毕。分配网络图中从节点1至节点7的出行量T(1,7)=800辆/h。(取=3.3）计算各交通节点i至出行终点s的最短路权，如下表： 表42节点号123456789101112Lmin(i,7)10同理利用以上算法，求出A到C各路段分配的交通量如下：Q(1,4)=268，Q(1,2)=532，Q(2,6)=257.6，Q(2,3)=274.4，Q(3,7)=274.4，Q(6,7)=257.6，Q(4,5)=268，Q(5,6)=2

19、68，分配网络图中从节点10至节点7的出行量T(10,7)=1200辆/h。(取=3.3）计算各交通节点i至出行终点s的最短路权，如下表： 表43节点号123456789101112Lmin(i,7)10同理利用上述算法，求出B到C各路段分配的交通量如下：Q(10,11)=921.6，Q(10,8)=278.4，Q(11,9)=344.4，Q(11,12)=577.2，Q(12,7)=577.2，Q(8,5)=84.12，Q(8,9)=194.28，Q(9,6)=538.68，Q(5,6)=84.12，Q(6,7)=622.8。同理计算出，C-A,B-A,C-B分配的交通量，累计各路段分配交通

20、量，得到最终分配交通量如下：图10 多路径法最终分配结果（1，10,7分别代表A,B,C)多路径交通分配方法多路径交通分配方法的原理需要先将OD量表分解成k个OD分表，然后分k次用多路径分配模型分配OD量，每次分配一个OD分表，并且每分配一次路权修正一次，直到把k个OD分表全部分配到路网上。4.4.2 分割原始OD表将原OD表分成两份，第一份OD占60 ，第二份OD占40。第一份OD如下：OD交通量表（辆/h）表44O DABCA0600480B6000720C4807200由于此次分配前，初始阻抗未发生变化，只是OD交通量变为原来的60，故利用多路径算法得到的分配结果直接乘以60就可以直接得

21、到本次的分配结果，如下：图11 （1，10,7分别代表A,B,C)第二份OD如下：OD交通量表（辆/h ） 表45 DABCA0400320B4000480C3204800更新阻抗及其过程 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 依据城市道路设计规范，道路设计通行能力是在理论通行能力的基础上，考虑实际的道路、交通条件与服务水平等因数进行修正，修正系数包括车道宽度修正系数、纵坡修正系数、车辆折算修正系数、服务水平系数等。计算公式 式中：路段设计通行能力（）；路段车道数；单车道理论通行能力；车道宽度通行能力（）；纵坡修正系数；服务水平系数；其它修正系数。综合以上各项修正因素，通行能力计算公

22、式写成：取值参考2-4表。单车道通行能力与设计通行能力修正系数取值范围 ，如下表： 表4-6单车道理论通行能力计算标准修正系数范围备注修正系数取值时主要依据路况而定，当支路较多，相邻交叉口间距很小，坡度很大，转弯视距不良可以适当取小。快速路1800主干道1640次干道1570支路1400 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 计算路段设计通行能力Cd,如下表： 表4-7路段名称道路等级单方向车道数N长度（km）零流车速U0(km/h)C0（pcu/h)f修Cd12桃林路支路11830016523桃林路次干路23030036014九州通西路支路11830016545枣林路支路11830

23、016556枣林路支路11830016567枣林路次干路23030036058兴安路支路118300165810兴安路次干路22430036089世纪大道支新北路支路1183001651112万新南路主干路24530042026安宁西路主干路44530084069安宁西路主干路445300840911安宁西路主干路44530084037建宁西路主干路245300420712建宁西路主干路245300420 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 更新阻抗 表4-8路段名称道路等级长度（km）零流车速U0(km/h)VCdV/CdUt（min）12桃林路支路18

24、1654.0 0.6 73 23桃林路次干路303600.5 17.1 2 14九州通西路支路181652.6 0.9 28 45枣林路支路181652.6 0.9 26 56枣林路支路181651.9 1.3 17 67枣林路次干路303601.9 2.1 14 58兴安路支路181651.3 1.9 11 810兴安路次干路243600.8 6.0 10 89世纪大道支路1650.9 3.2 8 1011万新北路支路181656.3 0.4 50 1112万新南路主干路454200.8 10.1 3 26安宁西路主干路458400.6 20.4 1 69安宁西路主干路458400.9 6.

25、7 4 911安宁西路主干路458400.8 10.5 6 37建宁西路主干路454200.4 28.4 1 712建宁西路主干路454200.8 10.1 8 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 将更新后的阻抗标注在网络图上，如下图。732821 64 1350101126 178 8图12 更新后的路阻值利用多路径分配方法算出分配结果，方法与第三种方法相同，不再赘述，以下是两次分配累加后的分配结果：图13 容量限制多路径分配方法分配结果（1，10,7分别代表A,B,C)第五章 四种非平衡方法对比分析四种分配方法对比分析表 表51路段最短路径法容量限制法多路径分配法多路径容量限制分配法平均值误差1(%)误差2(%)误差3(%)误差4(%)1218001080108868955774023800480274957272456121407207121111100131215450720712111110013121556080053037842710087241167080011481256801100143105