学位论文交通规划课设基于兰州市局部路网数据的非平衡交通分配模型分析Word文件下载.docx

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其中机动车道内侧单车道实用通行能力假定为300（pcu/h），多车道通行能力按车道位置酌情计算，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，每对虚拟ＯＤ交通量ｑｉｊ不小于8００（ｐｃｕ／ｈ）．

3.3.3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，指出每个节点和弧所代表的实际含义，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，并对结果进行比较分析。

6）若采用计算机编程实现，需画出程序流程图并附程序。

若以手工计算完成，则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数不小于20.

四、工作进度安排

1）4月9日，星期二，准备资料，实施调查；

2）4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；

3）4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，并比较分析三种方法所得结果；

4）4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　　月　　日

目录

一．引言5

1.交通规划的背景及意义5

2.交通流分配问题5

3.本次课程设计内容6

4.本次课程设计的意义6

二．模型分析及网络抽象7

1.交通小区划分7

2.人口分布及土地规模8

3.主要交通出行特征对其进行划分9

4.小区划分结果9

5.交通网络抽象10

6.OD交通量预测10

7.路阻函数11

三．非平衡交通分配方法15

1分配准则15

2最短路交通分配法15

3.容量限制-增量分配法16

4.多路径交通分配方法23

四．结论42

五．主要参考文献45

六．附录46

兰州市安宁区局部路网调查数据的非平衡交通分配模型分析

一.引言

1.交通规划的背景及意义

近现代以来，尤其是经过工业革命后，经济和城市得到了突飞的发展，城市交通也在各方面也发生了翻天覆地的变化，城市道路的交通规划以及交通流分配问题也越来越受到人们的关注。

人们总是希望在现有的交通条件下寻求最好的交通出行模式，从而使得从出发点到目的地所选择的交通路线或交通工具可以达到自己的最大满意度。

然而随着生活水平的提高，我们的城市道路被越来越多的车辆共同使用，这也使得交通问题更加关乎每个人的切身利益，而成为亟待解决的问题。

从某一方面来说，交通问题关乎着一个城市，甚至一个地区的荣辱兴败。

所谓交通规划，是指根据特定交通系统的现状与特征，用科学的方法预测交通系统交通需求的发展趋势及交通需求发展对交通系统交通供给的要求，确定特定时期交通供给的建设任务、建设规模及交通系统的管理模式、控制方法，以达到交通系统交通需求与交通供给之间的平衡，实现交通系统的安全、畅通、节能、环保的目的。

城市交通规划与管理是城市交通的两个研究内容，其中，交通规划主要考虑城市间道路的修建和规划，适合于新兴城市的道路网建设;

而交通管理则是在现有交通条件下考虑如何进行交通流的分配与诱导。

正因为我们的很多城市不可能大兴土木的在现有的基础上改建道路，所以，相比之下，交通管理更有实际意义，同时，因为交通道路复杂性和交通工具的多样性，也使得这一问题比较的复杂艰难。

近年来，交通管理问题中的交通流分配和信号配时两方面的研究己经比较成熟。

对于交通流分配问题，近几年来国内外不少学者进行了大量的研究，一方面是平衡分配模型的改进和求解，另一方面是非平衡分配方法的设计和分析比较。

2.交通流分配问题

所谓交通分配问题就是将预测获得的各方式机动车OD交通量，按照一定规则，符合实际地分配到路网中各条道路上，并求出各条道路的交通量。

交通分配的实质是对道路使用者交通出行路径选择过程的模拟，从而了解各起讫点间的交通量在道路网内的流动情况，确定各路段上的交通量，用于评价道路网的规划设计、扩容改造的合理性。

在讨论交通分配问题时，我们往往把城市道路系统抽象成一个网络。

当研究对象是一个城市时，网络的节点称为道路交叉点，连线为交叉点之间的路段;

当研究对象是一个区域时，网络的节点为一城市，连线为城市间的道路。

交通分配问题就是在已知路段的交通流量与交通时间、OD量、路网图和路阻函数的前提下，求路网中各所谓出发点Original到目的地Destination量是指起讫点（OD对）间的交通量，即OD之间的交通量。

3.本次课程设计内容

本次课程设计主要进行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，并在预测的OD交通量的基础上对交通流分别以0-1分配法、容量限制-增量分配法、多路径概率分配法进行分配，并对分配结果进行分析和比较，从而得出结论。

4本次课程设计意义

课程设计的意义在于学生们能够借助这次机会锻炼自己及巩固所学的知识，通过这次课程设计，我们明白了实践和理论相结合的重要性，只有将所学的知识付诸于实践，才能使得这些理论知识产生正真的效益。

同时我们也明白了团队合作的的重要性，正所谓“一个篱笆三个桩”，队员之间只有相互的理解与体谅，才能够及时和完美地完成任务。

二.兰州市安宁区局部路网调查数据的非平衡交通分配模型分析

1.交通小区划分

交通小区是具有一定交通关联度和交通相似度的节点或连线的集合，随时间、关联度和相似度的变化而变化，反映城市路网交通特征的时空变化特性,是进行现状OD调查和未来OD预测的基础。

交通调查和规划前，需要先将规划区域划分成若干交通小区。

当我们对某一区域做交通小区划分时不同交通小区因其差异性而被区分，这些差异性会体现在每个交通小区都具有独特的特征，这些特征包括人口特性、土地特性、经济特性、社会特性。

交通小区和交通网络确定后，需要将小区间的OD交通量的作用点转移到与该小区重心比较靠近的交通网络节点上。

通常交通节点个数远多于OD作用点个数。

1.1交通小区划分原则

交通小区划分应遵照以下一些原则：

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100~150个

6）分区人口适当，约10000~20000人。

1.2交通小区划分标准

交通小区划分的标准一般有交通研究的目的、背景资料的采集、区域地理特征、土地利用特征等，这些因素一方面与交通小区的自身特性相一致，另一方面直接影响到交通小区必须遵循的划分原则。

小区分界线两边区域的界定，都是充分考虑其出行特性和交通特性，将其划分至与其相近、一致的区域。

如图2-1，本文选取兰州市安宁区局部区域为研究范围，所选区域在同一行政区，又因其中间无天然屏障，也无铁路线路隔开。

图2-1兰州市安宁区局部区域

2.人口分布及土地规模

至2020年安宁区城镇用地规模控制在3572公顷以内，其中十里店街道356公顷，孔家崖街道371公顷，银滩街道285公顷，刘家堡街道363公顷，安宁堡街道725公顷，沙井驿街道807公顷，培黎街道280公顷，西路街道385公顷。

孔家崖街道：

2009年城镇用地283公顷，城镇人口1.91万人，人均城镇用地146平方米。

规划至2015年城镇用地325公顷，城镇人口2.40万人，人均城镇用地135平方米。

规划至2020年城镇用地371公顷，城镇人口4.50万人，人均城镇用地82平方米。

银滩街道：

2009年城镇用地191公顷，城镇人口2.93万人，人均城镇用地65平方米。

规划至2015年城镇用地220公顷，城镇人口3.20万人，人均城镇用地69平方米。

规划至2020年城镇用地285公顷，城镇人口3.58万人，人均城镇用地80平方米。

刘家堡街道：

2009年城镇用地275公顷，城镇人口2.32万人，人均城镇用地119平方米。

规划至2015年城镇用地345公顷，城镇人口2.85万人，人均城镇用地121平方米。

规划至2020年城镇用地363公顷，城镇人口4.65万人，人均城镇用地78平方米。

安宁堡街道：

2009年城镇用地398公顷，城镇人口1.89万人，人均城镇用地211平方米。

规划至2015年城镇用地648公顷，城镇人口3.18万人，人均城镇用地204平方米。

规划至2020年城镇用地725公顷，城镇人口3.65万人，人均城镇用地199平方米。

3.主要交通出行特征对其进行划分：

图2-2兰州市安宁区局部区域交通小区划分

4.小区划分结果

根据小区的划分标准，将所选区域划分为五个小区，即A、B、C、D、E。

每个小区具体情况如下：

A区：

包括费家营、兰州市安宁区政府、长风公园，万欣家园，依园小区，桃花苑等，考虑该区交通流特性，将该区交通重心确定为1点。

B区：

包括兰州交通大学、桃海学生公寓、甘肃政法大学、水挂庄村、康桥国际购物中心、蓝天学生公寓、东方学苑等。

考虑该区交通流特性，将该区交通重心确定为3点。

C区：

包括葛家巷道村、乱庄村、新康花园、新安雅居等。

考虑该区交通流特性，将该区交通重心确定为4点。

D区：

包括天河苑、金河丽园、廖家庄村、等。

考虑该区交通流特性，将该小区交通重心确定为6点。

E区：

包括天居·

锦河丹堤、兰州开发区派出所、天河宾馆、中国银行安宁支行、孔家崖村、等。

考虑该交通小区交通流特性，将该小区交通重心确定为9点。

5.交通网络的抽象

在城市交通规划中，主要对快速路、主干道、次干道以及交通性的支路进行研究。

在交通网络中，只有作为OD作用点的交通节点之间有OD交通量需要进行分配，其它节点间并无OD交通量，不用进行分配。

兰州市安宁区局部区域路网抽象

在图2-3所示的交通网络中，交通节点1、3、4、6、9别为A、B、C、D、E五个交通小区的作用点。

图2-3交通分配网络

6.OD交通量预测

OD矩阵（辆/h）表2-1

D

O

A

B

C

D

E

1200

900

1000

800

1100

7.路阻函数

7.1交通阻抗

交通阻抗：

交通路阻或阻抗，或者称服务水平，是对交通网络上路段或路径的交通时间、交通安全、交通成本、舒适程度、便捷性和准时性等许多因素的综合，应能合理反映这些因素对出行者路径选择的影响。

一般地，用交通时间表示阻抗，在具体分配过程中，有路段行驶时间和交叉口延误共同组成出行交通阻抗。

7.2路阻函数

交通阻抗在具体交通分配中可以通过路阻函数来描述。

所谓路阻函数是指路段行驶时间与路段交通负荷，或交叉口延误与交叉口负荷之间的系。

本文我们用理论模型

U0（1-0.94V/C）,V/C≤0.9;

U（2.1）

U0/（3.4V/C）,V/C>

0.9.

U0：

交通量为零时的行驶车速（零流车速,km/h）

（1）零流车速的确定

U0=v0×

r1×

r2×

r3;

（2.2）

U0：

交通量为零时的行驶车速（零流车速,km/h）；

v0：

设计车速（km/h）;

r1：

自行车影响修正系数；

r2：

车道宽度影响修正系数;

r3：

交叉口影响修正系数;

a）设计车速v0的确定

设计车速与道路等级的关系表2-2

道路等级

快速路

主干道

次干道

支路

设计车速（km/h）

60~80

40~60

30~40

20~30

单向机动车车道数

2~4

1~3

1~2

b）自行车影响修正系数r1的确定

本文选的局部路网中，除了安宁西路的自行车修正系数r1=1外，别的道路机动车道无分隔带，自行车未饱和，r1=0.8；

c）车道宽度修正系数r2的确定

本文选的局部路网中机动车道宽3.5m,则：

r2=50（W0-1.5）x10-2=50（3.5-1.5）x10-2=1

d）影响修正系数r3的确定

r3=S0=1

S0:

交叉口有效通行时间比

e）本文的车道利用系数采用我国常用系数：

从道路中心线向外，第一、二、三、四车道分别为1、0.85、0.7、0.6。

（2）路段长度

图2-4路段长（m）

（3）道路数据详情

道路数据详情表2-3

节点号

设计车速

km/h

车道数

通行能力

pcu/h

自行车修正系数

车道宽度修正系数

交叉口修正系数

零流车速

实际车速

1-2

60

4*2

945*2

1

2-3

4-5

2*2

555*2

0.8

5-6

7-8

8-9

9-10

80

3*2

765*2

1-4

30

1*2

300*2

4-7

2-5

5-8

3-11

40

300

11-3

2

600

11-6

6-11

6-10

10-6

备注：

由于所有路段都是对称的，所以上表只列出了一个方向的路段通行能力；

然后在其后面乘以二。

宝石花路原来为双向三车道，中间有渐变段，但无交叉口，不能把它处理为两条路，因此本设计分开处理；

由于初始交通量为零，所以各段路阻一样。

（4）初始交通阻抗

用行驶时间表示阻抗,单位为分钟（min）,即：

t=L/U（s）（2.3）

图2-5初始交通阻抗

三.交通量分配

1.交通分配准则

交通分配准则，即用户选择路径的准则，它反映道路使用者在进行路径选择时的行为特征。

一方面，所有OD对间的可选择路径之间存在着相互影响；

另一方面，所有网络路段都具有各自的阻抗函数。

这两方面的共同作用，再加上道路使用者的路径选择原则，就确定了整个路网中平衡交通流的模式和相应的交通时间。

2.最短路交通分配方法（最短路分配，0-1分配）

1算法思想

最短路分配又称为全有全无分配，它是一种静态的交通分配方法。

在该分配方法中，取路权（两交叉口之间的出行时间）为常数，即假设车辆的路段行驶车速，交叉口延误不受路段、交通负荷的影响,每一OD点对的OD量被全部分配在连接该OD对的最短路线上，其它道路上分配不到交通量。

具体的分配过程主要包括以下步骤：

●确定路段行驶时间，寻找每个OD对之间的最短路径；

●将OD对之间的分布交通量分配至最短路径；

●计算路网中路段和交叉口的流量。

2计算：

1）确定各路段走行时间，图2-4已算出。

2）确定最短路线，如下表3-1：

最短路线表3-1

OD对

A-B

1-2-3

C-D

4-5-6

A-C

C-E

4-5-8-9

A-D

1-2-3-11-6

D-A

6-11-3-2-1

A-E

1-2-5-8-9

D-B

6-11-3

B-A

3-2-1

D-C

6-5-4

B-C

3-2-5-4

D-E

6-10-9

B-D

3-11-6

E-A

9-8-5-2-1

B-E

E-B

9-10-6-11-3

C-A

4-1

E-C

9-8-5-4

C-B

4-5-2-3

E-D

9-10-6

3）分配交通量

将各OD对之间的OD交通量分配至其对应的最短路径上，并进行累加，得到如

图3-1所示的分配结果。

图3-1全有全无分配结果

3.容量限制-增量分配法

1.算法思想

容量限制分配是一种动态的交通分配方法，它考虑了路权与交通负荷之间的关系，比较符合实际情况，现在比较通用。

它有两种形式:

容量限制一增量加载分配、容量限制一迭代平衡分配。

容量限制一增量加载分配是一种近似的平衡分配法。

采用容量限制一增量加载分配模型分配出行量时.将O-D表中的每一O-D量先分解成K部分。

即将原O-D表（n×

n阶，n为出行发生、吸引点个数）分解成K个O-D分表（n×

n阶），然后分成K次用最短路分配模型分配O-D量，每次分配一个O-D分表，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O-D分表全部分配到网络上。

2.算法实质

Ø

将OD交通量适当分割；

按全有全无法逐步分配

3．计算步骤

本例使用容量限制一增量加载分配这种方法，具体分配过程主要包括以下几个步骤：

i.将OD交通量分成若干份（等分或不等分）；

ii.每次循环分配一份OD量到相应的最短路径上；

iii.每次循环均计算、更新各路段的走行时间，然后按更新后的走行时间重新计算最短路径；

iv.下一循环中按更新后的最短路径分配下一份OD量。

4.计算：

A.分割OD

分配次数k=3,每次OD量分配率为：

40%、30%、30%；

a）第一次分配，表3-2：

第一份OD矩阵表3-2

480

360

400

320

440

b）第二次分配，表3-3：

第二份OD矩阵表3-3

270

240

330

c）第三次分配，表3-4：

第三份OD矩阵表3-4

B分配第一份OD

1）计算路段走行时间，图2-5：

2）寻找各OD对间最短路，交通路见表3-1，并将OD交通量分配至最短路，如表3-5；

最短路线表3-5

3）根据分配结果，统计路段交通量，如图3-2；

图3-2第一次容量分配结果

C.分配第二份OD

1）计算路段走行时间，图3-3：

（注：

各路段的实际交通量为第一次分配