交通规划课程设计报告.docx
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交通规划课程设计报告
目录
一、出行生成2
1.1模型选择2
1.1.1客车增长率预测2
1.1.2货车增长率预测3
1.2模型的验证3
1.3预测出行生成3
二、出行分布4
2.1重力模型的标定5
2.2未来出行分布预测7
三、交通分配8
3.1不考虑特殊节点8
3.2考虑特殊节点9
四、容量限制分配法11
4.1初始容量限制分配11
4.2越江设施选择13
4.2.13-5建越江设施13
4.2.24-6建越江设施14
4.3容量限制分配法与最短路径比较16
一、出行生成
1.1模型选择
交通量预测的变量为弹性系数。
选用回归分析法,按照变化规律,定基推算未来客车与货车交通量增长与GDP增长的弹性系数。
1.1.1客车增长率预测
表1.1客车弹性系数
年序
1
2
3
4
GDP
10.00%
9.00%
10.00%
9.00%
客车交通
13.00%
10.00%
8.00%
7.00%
弹性系数
1.30
1.11
0.80
0.78
利用Excel软件,选择半对数模型对年序-弹性系数进行回归,以5年为一个单位,1986年的相对年份为1,将历年弹性系数描点绘图如下。
可得函数:
Y=-0.40ln(x)+1.321
图1.1
从而可以算出未来几年的货车交通量增长与GDP增长的弹性系数,从而计算出2006-2020年的交通量增长率,如表所示。
表1.2客车交通量增长率预测
年份
2006-2010
2011-2015
2016-2020
GDP增长
8.00%
7.00%
7.00%
弹性系数
0.665093
0.590779
0.527947
交通量增长
5.32%
4.14%
3.70%
1.1.2货车增长率预测
表1.3货车弹性系数
年序
1
2
3
4
GDP
10.00%
9.00%
10.00%
9.00%
货车交通
14.00%
10.00%
7.00%
5.00%
弹性系数
1.40
1.11
0.70
0.56
利用Excel软件,选择半对数模型对年序-弹性系数进行回归,以5年为一个单位,1986年的相对年份为1,将历年弹性系数描点绘图如下。
可得函数:
Y=-0.63ln(x)+1.442
图1.2
从而可以算出未来几年的货车交通量增长与GDP增长的弹性系数,从而计算出2006-2020年的交通量增长率,如表所示。
表1.4货车交通量增长率预测
年份
2006-2010
2011-2015
2016-2020
GDP增长
8.00%
7.00%
7.00%
弹性系数
0.428132
0.313233
0.216087
货车交通量增长
3.43%
2.19%
1.51%
1.2模型的验证
回归模型拟合良好的统计标准是相关系数。
通过Excel软件可以得到,此半对数模型的相关系数为R2=0.965,且对数模型最后趋于稳定,所以拟合良好,模型合符要求。
1.3预测出行生成
跟据预测的客车货车交通量年增长率,并且客货车分别占总交通量的50%,将客货流量相加可以求得2006-2020年交通量。
表1.5未来交通量预测
年份
2006-2010
2011-2015
2016-2020
客车年增长率
5.32%
4.14%
3.70%
货年增长率
3.43%
2.19%
1.51%
P(a)
867.7505
1017.063
1163.553
P(b)
867.7505
1017.063
1163.553
A(c)
619.8218
726.4733
831.1095
A(d)
1115.679
1307.652
1495.997
可以算得到2020年,增长系数
二、出行分布
出行分布是要找出各交通分区之间的出行交换量,本文采取的出行分布模型为全约束的重力模型,保证模型矩阵中行与列的总和与调查矩阵中行与列的总和对应相等。
表2.12005OD分布
O/D
a
b
c
d
P
a
180
520
700
b
320
380
700
c
180
320
500
d
520
380
900
A
700
700
500
900
2800
根据已知的路段长度与自由流车速,可以算到车辆在每一个路段上的行驶时间。
路网分布及各路段行驶时间标于下图:
图2.1路网分布及各路段行驶时间
根据上图中各路段的行驶时间,按照莫尔算法算得各小区间出行的最短路径,a-c为
1-4-3-5,a-d为1-4-6,b-c为2-3-5,b-d为2-4-6。
及其行驶时间如下表所示:
表2.2行程时间
行程时间
a
b
c
d
a
0.607
0.377
b
0.345
0.554
c
0.607
0.345
d
0.377
0.554
2.1重力模型的标定
要标定的全约束模型为:
其中
、
、a为要标定参数。
选择标定参数a的初始值为a=1。
利用vb程序进行反复迭代
程序主要代码如下:
Dimk1,k2,k3,k4,aAsDouble
DimiAsInteger
k3=1
k4=1
a=1
Fori=1To10000
k1=1/(k3*500/0.607^a+k4*900/0.377^a)
k2=1/(k3*500/0.345^a+k4*900/0.554^a)
k3=1/(k1*700/0.607^a+k2*700/0.345^a)
k4=1/(k1*700/0.377^a+k2*700/0.554^a)
Nexti
Text1.Text=k1
Text2.Text=k2
Text3.Text=k3
Text4.Text=k4
迭代多次达到收敛,求得
、
的值:
将平衡系数代入方程
可以计算得出预测的OD分布表。
表2.3预测OD分布
O/D
a
b
c
d
P
a
175.4199
524.5804
700
b
324.5801
375.4196
600
c
175.41991
324.5801
500
d
524.58036
375.4196
900
A
700
700
500
900
2800
计算调查与预测模型的起讫点矩阵中所有出行的平均时间,采用加权平均。
比较模型和调查的平均出行时间:
差异在允许范围之内,无需对a值进行调整。
其中:
2.2未来出行分布预测
根据预测的2020年出行生成量:
表2.42020出行生成量
O/D
a
b
c
d
P
a
1164
b
1164
c
831
d
1496
A
1164
1164
831
1496
4654
对
、
进行调整,其中a=1。
将原先系数
除以以
可以算得到2020年的
、
其中增长系数
从而可以求得
、
的值:
利用公式
其中:
计算2020年出行分布,如表。
表2.52020年出行分布
O/D
a
b
c
d
P
a
291.6
872.0
1164
b
539.5
624.0
1164
c
291.6
539.5
831
d
872.0
624.0
1496
A
1164
1164
831
1496
4654
三、交通分配
3.1不考虑特殊节点
使用最短路径法(全有全无法)对交通量进行分配。
分配结果如图所示。
图3.1分配结果
将分配的流量汇总,如表所示。
表3.12020年交通分配
路段
每车道通行能力
车道数
通行能力
预测流量
饱和度
(PCU/H)
(PCU/H)
(PCU/H)
1-2
1800
4
7200
0
0.0%
1-4
1800
4
7200
2327
32.3%
2-3
1800
4
7200
1079
15.0%
2-4
1500
2
3000
1248
41.6%
3-4
1800
4
7200
583
8.1%
3-5
1500
2
3000
1662
55.4%
4-6
1500
2
3000
2992
99.7%
5-6
1800
4
7200
0
0.0%
Ø越江设施建设位置及标准
从交通分配得到的各路段流量表中可以看出,越江设施3-5的预测流量为1662(PCU/H),小于其通行能力3000(PCU/H),不需要扩建;越江设施4-6的预测流量为2992(PCU/H),接近其通行能力3000(PCU/H),需要扩建。
设施4-6现状为2车道,每车道通行能力1500(PCU/H)。
若将其扩建为双向4车道,则通行能力变为6000(PCU/H),大于路段4-6的预测流量2992(PCU/H),能够满足通行需求。
因此,通过交通需求分析,确定对越江设施4-6进行扩建,建设标准为扩建成双向4车道。
Ø路网评价
根据交通需求分析可以看出,2020年的路网除越江设施4-6需求扩建外,其它路段均能满足通行需求,不需要扩建。
3.2考虑特殊节点
在节点B将建设一集装箱码头,至2020年高峰小时预计有1800标准箱过江(双向),其中C节点占40%,D节点占60%。
一辆集装箱卡车平均装载1.8个标准集装箱,集装箱卡车的空载率为20%。
一辆集装箱卡车=3PCU。
使用最短路径法(全有全无法)对交通量进行分配。
分配结果如图所示。
图3.2分配结果
将分配的流量汇总,如表所示。
表3.22020年交通分配
路段
每车道通行能力
车道数
通行能力
预测流量
饱和度
(PCU/H)
(PCU/H)
(PCU/H)
1-2
1800
4
7200
0
0.0%
1-4
1800
4
7200
2327
32.3%
2-3
1800
4
7200
3329
46.2%
2-4
1500
2
3000
2748
91.6%
3-4
1800
4
7200
583
8.1%
3-5
1500
2
3000
3912
130.4%
4-6
1500
2
3000
4492
149.7%
5-6
1800
4
7200
0
0.0%
Ø越江设施建设位置及标准
从交通分配得到的各路段流量表中可以看出,越江设施3-5的预测流量为3912(PCU/H),大于其通行能力3000(PCU/H);越江设施4-6的预测流量为4492(PCU/H),大于其通行能力3000(PCU/H),与3-5相比扩建需求更大。
在只能选择建设一处越江设施的情况下,通过交通需求分析,确定对越江设施4-6进行扩建,建设标准为扩建成双向4车道。
Ø路网评价
根据交通需求分析可以看出,路段2-4通行能力为3000,但预测流量达到2748,接近饱和,需要扩建。
扩建成双向4车道。
四、容量限制分配法
4.1初始容量限制分配
在考虑特殊节点的情况下,利用容量限制分配法对路网的交通量重新分配。
以扩建前各路段单向通行能力作为起始容量进行迭代。
路段阻抗函数按下式计算:
迭代次数:
N=5。
按容量限制分配法进行迭代,其中A-C和B-D的交通分配路径可能会发生变化(表格中阴影部分表示选择的路径),各次迭代得到的路段行程时间和路段流量及路径选择如下表:
表4.1初始容量限制分配表
迭代次数
n=0
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
路段
通行能力
时间t0
流量x0
时间t1
流量x1
时间t2
流量x2
时间t3
流量x3
时间t4
流量x4
时间t5
流x5
1-2
7200
0.293
0
0.293
0
0.293
0
0.293
0
0.293
0
0.293
0
1-4
7200
0.265
2327
0.267076
2327
0.268633
2327
0.269801
2327
0.270677
2327
0.271334
2327
2-3
7200
0.236
3329
0.239784
3329
0.242622
6077
0.253576
3329
0.252965
6077
0.261333
3329
2-4
3000
0.44
2748
0.467689
2748
0.488455
0
0.476342
2748
0.494945
0
0.481209
2748
3-4
7200
0.235
583
0.235116
583
0.235202
3321
0.238901
583
0.238042
583
0.237397
0
3-5
3000
0.109
3912
0.122901
3912
0.133327
3912
0.141146
3912
0.14701
6600
0.177075
3329
4-6
3000
0.114
4492
0.133169
4492
0.147546
4492
0.158329
4492
0.166416
1744
0.156201
5075
5-6
7200
0.256
0
0.256
0
0.256
0
0.256
0
0.256
0
0.256
583
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
A-C
1-4-3-5
0.609
1-4-3-5
0.625092
1-4-3-5
0.637162
1-4-3-5
0.649848
1-4-3-5
0.655729
1-4-3-5
0.685805
1-4-6-5
0.635
1-4-6-5
0.656245
1-4-6-5
0.672179
1-4-6-5
0.68413
1-4-6-5
0.693092
1-4-6-5
0.683535
1-2-3-5
0.638
1-2-3-5
0.655685
1-2-3-5
0.668948
1-2-3-5
0.687721
1-2-3-5
0.692976
1-2-3-5
0.731408
B-D
2-4-6
0.554
2-4-6
0.600858
2-4-6
0.636002
2-4-6
0.63467
2-4-6
0.661361
2-4-6
0.63741
2-1-4-6
0.672
2-1-4-6
0.693245
2-1-4-6
0.709179
2-1-4-6
0.72113
2-1-4-6
0.730092
2-1-4-6
0.720535
2-3-4-6
0.585
2-3-4-6
0.608069
2-3-4-6
0.62537
2-3-4-6
0.650806
2-3-4-6
0.657423
2-3-4-6
0.654931
2-3-5-6
0.601
2-3-5-6
0.618685
2-3-5-6
0.631948
2-3-5-6
0.650721
2-3-5-6
0.655976
2-3-5-6
0.694408
计算配流结果:
由配流公式:
可以得到使用容量限制法分配后的各路段的流量,如下表所示:
表4.2分配结果
路段
通行能力
预测流量
饱和度
(PCU/H)
(PCU/H)
1-2
7200
0
0.0%
1-4
7200
2327
32.3%
2-3
7200
4703
65.3%
2-4
3000
1374
45.8%
3-4
7200
1121.75
15.6%
3-5
3000
4438.25
147.9%
4-6
3000
3950.75
131.7%
5-6
7200
145.75
2.0%
4.2越江设施选择
4.2.13-5建越江设施
若将3-5扩建为双向四车道。
再次用容量限制法进行分配。
迭代次数:
N=5。
其中A-C和B-D的交通分配路径可能会发生变化(表格中阴影部分表示选择的路径),各次迭代得到的路段行程时间和路段流量及路径选择如下表:
表4.3初始容量限制分配表
迭代次数
n=0
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
路段
通行能力
时间t0
流量x0
时间t1
流量x1
时间t2
流量x2
时间t3
流量x3
时间t4
流量x4
时间t5
流量x5
1-2
7200
0.293
0
0.293
0
0.293
0
0.293
0
0.293
0
0.293
0
1-4
7200
0.265
2327
0.267076
2327
0.268633
2327
0.269801
2327
0.270677
2327
0.271334
2327
2-3
7200
0.236
3329
0.239784
3329
0.242622
6077
0.253576
3329
0.252965
6077
0.261333
3329
2-4
3000
0.44
2748
0.467689
2748
0.488455
0
0.476342
2748
0.494945
0
0.481209
2748
3-4
7200
0.235
583
0.235116
583
0.235202
583
0.235267
583
0.235316
583
0.235353
583
3-5
6000
0.109
3912
0.112475
3912
0.115082
6600
0.123453
3912
0.123315
6600
0.129628
3912
4-6
3000
0.114
4492
0.133169
4492
0.147546
1744
0.142049
4492
0.154206
1744
0.147044
4492
5-6
7200
0.256
0
0.256
0
0.256
0
0.256
0
0.256
0
0.256
0
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
路径选择
路径时间
A-C
1-4-3-5
0.609
1-4-3-5
0.614667
1-4-3-5
0.618917
1-4-3-5
0.628521
1-4-3-5
0.629308
1-4-3-5
0.636314
1-4-6-5
0.635
1-4-6-5
0.656245
1-4-6-5
0.672179
1-4-6-5
0.66785
1-4-6-5
0.680883
1-4-6-5
0.674377
1-2-3-5
0.638
1-2-3-5
0.645259
1-2-3-5
0.650703
1-2-3-5
0.670028
1-2-3-5
0.66928
1-2-3-5
0.683961
B-D
2-4-6
0.554
2-4-6
0.600858
2-4-6
0.636002
2-4-6
0.618391
2-4-6
0.649151
2-4-6
0.628253
2-1-4-6
0.672
2-1-4-6
0.693245
2-1-4-6
0.709179
2-1-4-6
0.70485
2-1-4-6
0.717883
2-1-4-6
0.711377
2-3-4-6
0.585
2-3-4-6
0.608069
2-3-4-6
0.62537
2-3-4-6
0.630892
2-3-4-6
0.642487
2-3-4-6
0.64373
2-3-5-6
0.601
2-3-5-6
0.608259
2-3-5-6
0.613703
2-3-5-6
0.633028
2-3-5-6
0.63228
2-3-5-6
0.646961
可以得到使用容量限制法分配后的各路段的流量,如下表所示:
表4.4分配结果
路段
通行能力
预测流量
饱和度
(PCU/H)
(PCU/H)
1-2
7200
0
0.0%
1-4
7200
2327
32.3%
2-3
7200
4703
65.3%
2-4
3000
1374
45.8%
3-4
7200
583
8.1%
3-5
6000
5256
87.6%
4-6
3000
3118
103.9%
5-6
7200
0
0.0%
4.2.24-6建越江设施
若将4-6扩建为双向四车道。
再次用容量限制法进行分配。
迭代次数:
N=5。
其中A-C和B-D的交通分配路径可能会发生变化(表格中阴影部分表示选择的路径),各次迭代得到的路段行程时间和路段流量及路径选择如下表:
表4.5初始容量限制分配表
迭代次数
n=0
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
路段
通行能力
时间t0
流量x0
时间t1
流量x1
时间t2
流量x2
时间t3
流量x3
时间t4
流量x4
时间t5
流量x5
1-2
7200
0.293
0
0.293
0
0.293
0
0.293
0
0.293
0
0.293
0
1-4
7200
0.265
23