交通分配预测

Section5TrafficAssignment

第五节交通分配预测UserEquilibrium&SystemOptimization用户均衡分配与系统优化分配ThefourstepsTrafficGenerationTrafficDistributionTrafficModalSplitTrafficAssignmentWhether?Where?Whichmode?Whichroad?Thefoursteps(cont’d)Tripgeneration:Determinethenumberoftripsoriginatingandterminatingindifferentzonesofthestudyarea.Output:tripproduction&attraction.Tripdistribution:Describetheallocationoftripsfromapointoforigintothedestinationzones.Output:ODmatrix.Thefoursteps(cont’d)Modechoice(Modalsplit):Determinetheportionofthetotalnumberoftripsmadebetweenanoriginanddestinationusingdifferenttransportmodes.Output:modeusagerate（方式划分率）.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

路阻函数Amathematicalformularepresentingthetravelimpedance,levelofserviceofthelinkAsknownaslinkcostfunctionTraveltimeisthemeasureusedmostoften.(有时候会考虑距离和固定费用：linkdistance+fixedcosts)CrucialtotrafficassignmentLinkPerformanceFunctions

路阻函数Expected‘nice’propertiesAconvexfunction－凸函数Positive,nonlinear,strictlyincreasingfunctionsoflinkflow－是流量的正的，非线性严格递增的函数ThemostfamousoneistheBPR(BureauofPublicRoads)functionLinkPerformanceFunctions

路阻函数BPRfunctionLinkPerformanceFunctions

路阻函数LinkPerformanceFunctions

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

交通分配原理Thefinalstepinthemodelingprocess.Vehicletripsfromonezonetoanotherareassignedtospecifictravelroutesbetweenzones.Thisassignmentisdoneonthebasisofminimumgeneralizedcost(最小的通用费用)oftravelbetweeneachO-Dpairofzones－但并不表示路径唯一！Thisgeneralizedcostasdefinedearlierisalinearcombinationofthelinkjourneytimeandthelinkdistance+fixedcostssuchasparkingortolls.Whenwearedonewehaveanassignednetwork!TrafficAssignment交通分配模型分类交通分配模型通常分为非平衡模型：non-equilibriummodels最短路（全有全无）交通分配法－shortestpathmethod(alsocalledall-or-nothingmethod)容量限制法－minimumpathwithcapacityrestraintsmethod多路径概率交通分配法(probabilityofmulti-pathmethod)容量限制－多路径分配平衡模型：EquilibriummodelsUserEquilibriumSystemOptimizationShortestPathMethod

最短路分配法也叫全有全无分配法是一种静态的交通分配方法；取两点间的行驶时间为常数；在分配中，取路权（两交叉口间的出行时间）为常数，即假设车辆的路段行驶车速、交叉口延误不受路段、交叉口交通负荷的影响。每一OD点对应的OD量被全部分配在连接该OD点对的最短线路上，其他道路上分配不到交通量。所有的OD对的OD量按上述原则全部分配在路网上，累加各路段的交通量。ShortestPathMethod(cont’d)

最短路分配法该分配法进行交通分配时，不考虑路段通行能力的限制；也不考虑过多的交通量将影响行车速度；特点：计算简单；是其他分配方法的基础。缺点：交通量在路网上分配不均，出行的交通量全部集中在最短路上；且网络总费用值较大。总费用＝关键是求最短路：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骤确定路段行驶时间。确定各OD点之间的最短路径。各交通区之间的交通量全部放在路阻最小的路径上，其余的路径上的交通量为零。累计得出各路段的交通量。ShortestPathMethod(cont’d)

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

最短路分配法解:（1）确定路段行驶时间（已知的）（2）确定A、B、C、D四个交通区的最短路径。可用Dijkstra的方法求得：ShortestPathMethod(cont’d)

最短路分配法（3）分配OD量将各OD点对的OD量分配到与该OD点对相对应的最短路径上。容量限制分配法也是把交通量分配到最小路权的线路上；考虑了车速与交通量之间的关系，即考虑了交叉口、路段的通行能力限制，比较符合实际情况。容量限制分配法的关键是路权的确定。容量限制分配法容量限制分配法的步骤1.用一般方法把交通表示为路网,以“零流量”路段行程时间开始；2.依次对每个起点分区计算通过路网的最短行程时间的通路；3.按全有全无分配模型,将OD点的交通模式加到路网；4.计算分配到每条路段上的交通量；5.在流量与行程时间的关系式中，用分配给路段的交通量计算路段行程时间，重新计算最短路；6.按全有全无分配模型将原来OD点的交通模式加到路网上,但要用由步骤5得出的新的最短路上；7.返回到步骤4，继续分配，直到分配的交通量和行程时间稳定为止。容量限制分配法容量限制法进行分配时，需先将OD表中的每一个OD量分解成k部分，即分解成k个OD分表，然后分k次用最短路法分配，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分表全部分配在路网上。容量限制分配法分配次数k与每次的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多路径概率分配法出行者希望选择效用最大的路径出行－最短路因素但是路网有其复杂性和交通状况的随机性，出行者在选择出行路线的时候往往带有不确定性－随机因素考虑这两种因素的主次地位，各出行线路被选用的概率可用Logit型的路径选择模型计算。多路径概率分配法多路径概率分配法多路径概率分配法中的有效路段和有效出行路径有效路段：定义有效路段[i,j]为路段终点j比路段起点i更靠近出行终点s的路段。有效路径：由有效路段组成的连接OD的路径。每一OD量只在它相应的有效出行路线上进行分配。多路径概率分配法Example:A区到D区的OD出行量为T(1,9)=900veh/d,试用多路径概率分配法将OD分配到路网上。多路径概率分配法解:(1)计算各节点至终点9的最短路权：(2)令i等于出行起点r，即从r开始进行分配；(3)判别与节点i邻接的有效路段，并计算有效路径长度。判别条件：if，则它为有效路段，有效路径长度：

多路径概率分配法起点1邻接的两条路段[1,2]、[1,4]都是有效路段，则(4)计算Logi