理论教育 交通工程学:最短路与多路径交通分配

交通工程学:最短路与多路径交通分配

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:表7-16非平衡模型分类1. 最短路交通分配方法最短路交通分配是一种静态的交通分配方法。图7-6交通分配网络表7-17OD矩阵确定路段行驶时间。表7-18最短路线分配OD量。容量限制交通分配方法流程图如图7-9所示。图7-10分配交通量3. 多路径交通分配方法由出行者的路径选择特性可知,出行者总是希望选择最合适的路线出行,称为最短路因素。

交通工程学:最短路与多路径交通分配

对于交通分配,国内外进行过较多的研究,数学规划方法、图论方法及计算机技术的发展,为合理的交通分配模型的研制及应用提供了坚实的基础。国际上通常将交通分配方法分为平衡模型和非平衡模型两大类,并以Wardrop第一、第二原理为划分依据。

非平衡模型具有结果简单、概念明确、计算简便等优点,因此在实际工程中得到了广泛应用。非平衡模型根据其分配手段可分为无迭代和有迭代两类,就其分配形态可分为单路径和多路径两类。非平衡模型分类如表7-16所示。

表7-16 非平衡模型分类

1. 最短路交通分配方法

最短路交通分配是一种静态的交通分配方法。在该分配方法中,取路权为常数,即假设车辆的平均行驶车速不受交通负荷的影响。每一OD点对的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

这种分配方法的优点是计算相当简便,其致命缺点是出行量分布不均匀,出行量全部集中在最短路上。这种分配方法是其他各种交通分配方法的基础。

由于在最短分配过程中,每一OD点对的OD量被全部分配在连接该OD点对的最短路线上,因此通常采用最短路分配方法确定道路交通的主流向。

图7-5所示为最短路分配方法流程图

图7-5 最短路分配方法流程图

【例7-6】在图7-6所示的交通网络中,交通节点1、3、7、9分别为A、B、C、D四个交通区的作用点,四个交通区的出行OD矩阵如表7-17所示。试用最短路法分配该OD矩阵。

图7-6 交通分配网络

表7-17 OD矩阵 (单位为辆/h)

【解】(1)确定路段行驶时间。用最短路法分配交通量时,首先要确定路段行驶时间t(i,j),在该法中取t(i,j)为常数。对于现状网络的交通分配,可根据现状网络的实测路段车速与路段长度确定;对于规划网络的交通分配,可根据路段设计车速确定行驶时间。在本例中确定的路段行驶时间t(i,j) 如图7-7所示。

图7-7 路段行驶时间(单位为min)

(2)确定最短路线。各OD量作用点间的最短路线可用寻找最短路的各种方法确定,详见《道路交通工程系统分析方法》(王炜等,人民交通出版社,2004年)。在本例中,最短路线如表7-18所示。

表7-18 最短路线

(3)分配OD量。将各OD点对的OD量分配到该OD点对相对应的最短路线上,并进行累加,得到图7-8所示的分配结果。

2. 容量限制交通分配方法(www.daowen.com)

容量限制交通分配是一种动态交通分配方法,它考虑了路权与交通负荷之间的关系,即考虑了道路通行能力的限制,比较符合实际情况,该方法在国际上比较通用

采用容量限制分配模型分配出行量时,需先将OD表中的每一OD量分解成K部分,即将原OD表(n×n阶,n为出行发生、吸引点个数)分解成K个OD分表(n×n阶),然后分K次用最短路分配模型分配OD量,每次分配一个OD分表,并且每分配一次,路权修正一次,路权采用路阻函数修正,直到把K个OD分表全部分配在网络上。容量限制交通分配方法流程图如图7-9所示。

图7-8 分配交通量(单位为辆/h)

图7-9 容量限制交通分配方法流程图

在具体应用时,视道路网络的大小,根据表7-19选取分配次数K及每次分配的OD量比例。

表7-19 分配次数K及每次分配的OD量分配率

【例7-7】 用容量限制分配方法求解例7-6所示的交通分配问题。其中,设主干线4——5——6,2——5——8的单向自行车交通量均为3 000辆/h,其他路段的单向自行车交通量均为2 000辆/h。

【解】本例采用五级分配制,第一次分配OD量的30%,第二次分配25%,第三次分配20%,第四次分配15%,第五次分配10%。

每次分配采用最短路分配模型,每分配一次,路权修正一次,采用美国联邦公路局路阻函数模型对路权进行修正。分配交通量如图7-10所示。

图7-10 分配交通量(单位辆/h)

3. 多路径交通分配方法

由出行者的路径选择特性可知,出行者总是希望选择最合适(最短、最快、最方便等)的路线出行,称为最短路因素。由于交通网络的复杂性及交通状况的随机性,出行者在选择出行路线时往往带有不确定性,称为随机因素。这两种因素存在于出行者的整个出行过程中,两种因素所处的主次地位取决于可供选择的出行路线的路权差(行驶时间差或费用差等)。因此,各出行路线被选用的概率可采用Logit型的路径选择模型计算,即

式中:p(r,s,k)——OD量T(r,s)在第k条出行路线上的分配率;

t(k)——第k条出行路线的路权(行驶时间);

——各出行路线的平均路权(行驶时间);

σ——分配参数;

m——有效出行路线条数。

本分配模型能较好地反映路径选择过程中的最短路因素及随机因素。实际上,若出行路线路权相同,则本模型称为随机分配模型,各路线被选用的概率相同。若某一路线的路权远远小于其他路线,则本模型称为最短路分配模型,它是一种改进型的多路径分配模型。改进的多路径分配模型虽然与Dial模型在形式上很类似,但新模型具有新含义与内容,特别是在参数σ的确定、路径的选取及算法上与Dial模型有本质的区别。

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