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tgd交通规划课程设计

交通运输学院

交通规划课程设计

学院交通运输学院班级交通工程1002班

姓名田广东学号201000509

成绩指导老师高明霞

2013年4月18日

指导教师评语及成绩

指

导

教

师

评

语

成

绩

导师签字：

年月日

兰州交通大学交通运输学院课程设计任务书

所在系：

交通工程系课程名称：

交通规划指导教师（签名）：

高明霞

专业班级：

交工1002班学生姓名：

田广东学号：

201000509

一、课程设计题目

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

二、课程设计的目的

将课程中所学的几种非平衡交通分配模型，和实际路网抽象、小区划分等结合起来，提高理论与实践相结合，将所学知识运用于实践的综合能力，并加强和巩固交通分配部分的知识点。

三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等）

3.1原始数据

兰州市局部区域道路网几何构造及土地利用特征；

所选局部区域的虚拟OD对及OD交通量。

3.2技术参数

3.2.1路阻函数

采用路阻函数理论模型计算路段行驶时间，为简便起见忽略交叉口延误。

其中机动车道单车道实用通行能力假定为300（pcu/h），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，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，指出每个节点和边所代表的实际含义，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，徐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、抽象过程需，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

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

1、引言

20世纪80年代初，为适应国民经济高速发展的需要，我国开始了大规模的交通基础设施建设，而在交通基础设施的建设过程中，规划技术一直贯穿始终。

交通规划是交通运输系统建设与管理科学化的技术环节，是国土规划、城市总体规划的重要组成部分。

交通规划是制订交通运输系统建设计划、选择建设项目的主要依据，是确保交通运输系统建设合理布局，有序协调发展，防止建设决策、建设布局随意性、盲目性的重要手段。

随着社会经济和科学技术的不断进步，面对不断出现的新问题，交通规划的理念、方法、技术也在不断地更新。

二、课程设计的内容背景

2.1规划区域路线图

以甘肃省兰州市城关区甘肃省政府附近的一片区域为例，路线如图1、2、3。

（原地图见附录）

图1区域路段实况图

①⑦

⑧

③⑨

图2区域路段抽象图

0.51

0.65

①⑦

0.30

0.25

0.64

0.52

⑧

0.28

0.23

0.26

0.53

0.64

③⑨

图3路段行驶距离（km）

2.2区域网内土地利用现状

研究范围内现状用地主要以居民住宅用地、绿化用地、学校、商业用地、行政办公用地以及公共游乐场所为主。

图4研究范围土地利用现状图

由上图可知：

研究范围内主要以商业用地和居民住宅用地为主，其次是政府办公用地和学校。

人口主要分布在居民区和教育区。

三、课程设计的主要内容

3.1交通小区划分

根据交通区划分的以下几项原则：

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，以便能利用行政区现成的统计资料。

4、考虑路网的构成，区内质心（形心）可取为路网中的节点。

5、分区数量适当，中等城市不超过50个，大城市最多不超过100-150个。

数量太多将加重规划的工作量，数量太少又会降低调查和分析的精度。

6、分区中人口适当，约1-2万人，靠市中心分区面积小些，靠市郊的面积大些。

7、考虑到干道市汇集交通的渠道，因此一般不以干道作为分区界线，道路两侧同在一个交通区也便于资料整理。

8、对于已作过OD调查的城市，最好维持原已划分的小区9、小区内的出行次数不超过全区域内出行总数的10％-15％。

我们将整个区域划分为A、B、C、D四个交通小区。

四个小区的土地使用经济、社会特性、居民出行方式基本一致，并且以城市快速路、主干道、次干道为界。

如图5所示：

图5交通小区划分图

⑧

图6交通小区划分抽象图

在图6所示的交通网络图中，交通节点1、3、7、9分别为A、B、C、D四个OD作用点。

每个节点代表的是道路交叉口，OD作用点代表在其附近的交通小区人流以其为出行的起点或终点。

因为1、3、7、9分别在四个交通小区附近，因此以它们作为OD作用点。

3.2研究范围内各路段设计车速

根据调查得知：

所选范围内主要道路的设计车速为均40km/h。

3.3交通小区之间出行交通量

四个交通区的出行OD矩阵如表1所示。

表1

OD矩阵（pcu/h）

800

1200

1000

800

1000

1200

1000

800

1000

1200

800

3.4对各路径进行交通分配

3.4.10-1分配法

（1）确定路段行驶时间。

r1=0.8；r3=1；W0=3.5

r2=50×（W0-1.5）×0.01=50×（3.5-1.5）×0.01=1

U0=v0×r1×r2×r3=40×0.8×1×1=32（km/h）

1.22

0.96

0.47

0.56

1.20

0.98

⑧

0.49

0.43

0.53

1.20

0.99

图7路段行驶时间（min）

（2）确定最短线路。

表2

最短线路

OD点对

最短路线节点号

OD点对

最短路线节点号

A—B

1—2—3

C—A

7—4—1

A—C

1—4—7

C—B

7—4—1—2—3

A—D

1—2—5—6—9

C—D

7—8—9

B—A

3—2—1

D—A

9—6—5—2—1

B—C

3—2—1—4—7

D—B

9—6—3

B—D

3—6—9

D—C

9—8—7

（3）分配OD量。

2200

800

2800

800

2800

1000

⑧

1000

800

1800

800

1800

1200

2200

1200

2200

图8OD量分配图

2.容量限制-增量分配法

本例采用三级分配制，第一次分配OD量的40%，第二次分配30%，第三次分配30%。

每次分配采用最短路分配模型，每分配一次，路权修正一次，采用以下路阻函数模型对路权进行修正。

1、分割OD：

表3

800

1200

1000

800

1000

1200

1000

800

1000

1200

800

表4

320

480

400

320

400

480

400

320

400

480

320

表5

240

360

300

240

300

360

300

240

300

360

240

表6

240

360

300

240

300

360

300

240

300

360

240

分配第一份OD:

（1）计算走行时间。

0.96

1.22

0.47

0.56

1.20

0.98

⑧

0.49

0.43

0.53

1.20

0.99

图9第一份走行时间

（2）确定最短线路。

表7

最短线路

OD点对

最短路线节点号

OD点对

最短路线节点号

A—B

1—2—3

C—A

7—4—1

A—C

1—4—7

C—B

7—4—1—2—3

A—D

1—2—5—6—9

C—D

7—8—9

B—A

3—2—1

D—A

9—6—5—2—1

B—C

3—2—1—4—7

D—B

9—6—3

B—D

3—6—9

D—C

9—8—7

（3）分配OD量。

880

320

1120

320

1120

400

⑧

400

320

720

320

720

480

880

480

880

图10分配交通量（pcu/h）

分配第二份OD

（1）确定路段行驶时间。

r1=0.8；r3=1；W0=3.5

r2=50×（W0-1.5）×0.01=50×（3.5-1.5）×0.01=1

U0=v0×r1×r2×r3=40×0.8×1×1=32（km/h）

U=U0/（3.4×880/600）=6.42（km/h）t=4.77min

U=5.04（km/h）t=2.98min

U=32（km/h）t=0.56min

U=6.42（km/h）t=6.07min

U=7.84（km/h）t=1.99min

U=11.94（km/h）t=2.61min

U=11.94（km/h）t=1.15min

U=32（km/h）t=1.20min

U=15.96（km/h）t=1.99min

U=9.63（km/h）t=3.99min

U=15.96（km/h）t=1.13min

U=15.96（km/h）t=1.05min

6.07

4.77

2.98

1.13

0.56

1.20

2.61

⑧

1.99

1.15

1.05

3.99

1.99

图11路段行驶时间（min）

（2）确定最短线路。

表8

最短线路

OD点对

最短路线节点号

分配交通量

OD点对

最短路线节点号

分配交通量

A—B

1—2—3

240

C—A

7—8—5—2—1

360

A—C

1—2—5—8—7

360

C—B

7—8—5—6—3

300

A—D

1—2—5—8—9

300

C—D

7—8—9

240

B—A

3—2—1

240

D—A

9—8—5—2—1

300

B—C

3—6—5—8—7

300

D—B

9—8—5—6—3

360

B—D

3—6—5—8—9

360

D—C

9—8—7

240

（3）分配OD量。

900

1320

660

1320

660

⑧

660

900

240

900

240

660

图12分配交通量（pcu/h）

对所有路段累加两次分配交通量：

880

1220

2020

1060

1320

1060

⑧

1220

1060

960

1140

880

1140

880

图13分配交通量（pcu/h）

分配第三份OD

（1）确定路段行驶时间。

r1=0.8；r3=1；W0=3.5

r2=50×（W0-1.5）×0.01=50×（3.5-1.5）×0.01=1

U0=v0×r1×r2×r3=40×0.8×1×1=32（km/h）

U=6.42（km/h）t=4.77min

U=2.80（km/h）t=5.36min

U=32（km/h）t=0.56min

U=6.42（km/h）t=6.07min

U=5.88（km/h）t=2.65min

U=5.33（km/h）t=5.85min

U=5.33（km/h）t=2.59min

U=4.28（km/h）t=8.97min

U=7.43（km/h）t=4.28min

U=9.63（km/h）t=3.99min

U=4.63（km/h）t=3.89min

U=4.63（km/h）t=3.63min

6.07

4.77

5.36

3.89

0.56

8.97

5.85

⑧

2.65

2.59

3.63

3.99

4.28

图14路段行驶时间（min）

（2）确定最短线路。

表9

最短线路

OD点对

最短路线节点号

分配交通量

OD点对

最短路线节点号

分配交通量

A—B

1—2—3

240

C—A

7—4—1

360

A—C

1—4—7

360

C—B

7—4—5—6—3

300

A—D

1—4—5—6—9

300

C—D

7—8—9

240

B—A

3—2—1

240

D—A

9—6—5—4—1

300

B—C

3—6—5—4—7

300

D—B

9—6—3

360

B—D

3—6—9

360

D—C

9—8—7

240

（3）分配OD量。

660

6600

660

600

240

⑧

600

240

660

图15分配交通量（pcu/h）

对所有路段累加三次分配交通量：

1540

600

1460

2260

1320

1060

1320

1060

⑧

1460

1660

1200

1800

1540

1800

1540

图16分配交通量（pcu/h）

3.4.3多路径概率分配法

（一）AB

（1）计算各节点i至出行终点B的最短路权如表10所示。

各节点至出行终点B的最短路权Lmin（i,3）表10

节点号

Lmin（i，3）

0.96

0.49

1.92

1.42

0.99

3.14

2.62

2.19

（2）令i=出行起点①，即从出行起点①开始进行分配。

与出行起点①相邻的两个路段[1,2]、[1,4]仅[1,2]为有效路段，故连接起点①仅有一条有效出行路线：

（1-2,3），则

P（1,2）=100%

Q（1,2）=800×100%=800（pcu/h）

（3）令i=2，则仅[2,3]为有效路段。

故：

P（2,3）=100%

Q（2,3）=800×100%=800（pcu/h）

分配结果如图17所示

800

⑧

800

图17分配交通量（pcu/h）

（二）AC：

（1）计算各节点i至出行终点C的最短路权如表11所示。

各节点至出行终点C的最短路权Lmin（i,7）表11

节点号

Lmin（i，7）

2.18

2.65

3.14

1.22

1.76

2.19

0.56

1.09

（2）令i=出行起点①，即从出行起点①开始进行分配。

（3）与出行起点①相邻的两个路段[1,2]、[1,4]中只有[1,4]为有效路段，故连接起点①有一条有效出行路线：

（1-4,7），其长度为：

L（1-4,7）=d（1,4）+Lmin（4,7）=2.18

P（1,4）=100%

Q（1,4）=1200×100%=1200（pcu/h）

（4）令i=4，则仅[4,7]为有效路段。

故：

P（4,7）=100%

Q（4,7）=1200×100%=1200（pcu/h）

分配结果如图18所示

1200

⑧

图18分配交通量（pcu/h）

（三）AD

（1）计算各节点i至出行终点D的最短路权如表12所示。

各节点至出行终点C的最短路权Lmin（i,9）表12

节点号

Lmin（i，9）

3.08

2.61

2.19

1.63

1.20

1.09

0.53

（2）令i=出行起点①，即从出行起点①开始进行分配。

与出行起点①相邻的两个路段[1,2]、[1,4]均为有效路段，故连接起点①有两条有效出行路线：

（1-2,9）和（1-4,9），其长度为：

L（1-2,9）=d（1,2）+Lmin（2,9）=3.08

L（1-4,9）=d（1,4）+Lmin（4,9）=3.15

计算各有效路段[i,j]的边权LW（i,j）。

本例中取σ=3.3

LW（1,2）=exp[-σ3.08/3.115]=0.0383

LW（1,4）=exp[-σ3.15/3.115]=0.0355

计算节点i的点权NW（i）。

（1）=0.0383+0.0355=0.0738

计算各有效路段[i,j]的OD量分配率P（i,j）

P（1,2）=0.0383/0.0738=0.519

P（1,4）=0.0355/0.0738=0.481

计算有效路段[i，j]的分配交通量Q（i,j）。

Q（1,2）=0.519×1000=519

Q（1,4）=0.481×1000=481

（3）令i=2，则[2,3]、[2,5]均为有效路段，故连接起点②有两条有效出行路线：

（2-3,9）和（2-5,9），其长度为：

L（2-3,9）=d（2,3）+Lmin（3,9）=2.68

L（2-5,9）=d（2,5）+Lmin（5,9）=2.61

计算各有效路段[i,j]的边权LW（i,j）。

LW（2,3）=exp[-σ2.68/2.645]=0.0353

LW（2,5）=exp[-σ2.61/2.645]=0.0385

计算节点i的点权NW（i）。

（2）=0.0353+0.0385=0.0738

计算各有效路段[i,j]的OD量分配率P（i,j）

（2）=0.519

P（2,3）=0.519×0.0353/0.0738=0.248

P（2,5）=0.519×0.0385/0.0738=0.271

计算有效路段[i,j]的分配交通量Q（i,j）。

Q（2,3）=0.248×1000=248

Q（2,5）=0.271×1000=271

（4）令i=4，则[4,5]、[4,7]均为有效路段，故连接起点⑤有两条有效出行路线：

（4-5,9）和（4-7,9），其长度为：

L（4-5,9）=d（4,5）+Lmin（5,9）=2,19

L（4-7,9）=d（4,7）+Lmin（7,9）=2.31

计算各有效路段[i,j]的边权LW（i,j）。

本例中取σ=3.3

LW（4,5）=exp[-σ2.19/2.25]=0.0403

LW（4,7）=exp[-σ2.31/2.25]=0.0338

计算节点i的点权NW（i）。

NW（4）=0.0403+0.0338=0.0741

计算各有效路段[i,j]的OD量分配率P（i,j）

En（4）=0.481

P（4,5）=0.481×0.0403/0.0741=0.262

P（4,7）=0.481×0.0338/0.0741=0.219

计算有效路段[i,j]的分配交通量Q（i,j）。

Q（4,5）=0.262×1000=262

Q（4,7）=0.219×1000=219

（5）令i=3，则仅[3,6]为有效路段。

故：

En（3）=0.248

P（3,6）=100%×0.248=0.248

Q（3,6）=1000×0.248=2

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