交通规划课程设计报告书.docx

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交通规划课程设计报告书

交通运输学院

　　课程设计

学院班级

姓名学号

成绩指导老师

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）：

专业班级：

交通工程1101班学生姓名：

魏家蓉学号：

201100414

一、课程设计题目

基于兰州市局部路网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

基于兰州市局部路网数据的非平衡交通分配模型分析

一、引言

道路交通系统是一个复杂的综合体，以城市道路交通系统为例，影响交通系统运行状态的主要因素有交通需求，交通设施以及交通管理措施等，他们之间是相互作用相互联系的。

无论是进行交通规划，还是制定和实施交通管理控制措施，都必须从整体的角度考虑其可行性和最优性。

在这一过程中，交通规划和交通管理技术人员需要面对的主要问题之一，就是预测各种交通网络改进方案（如增加道路，提高现有道路技术标准，改变交通管理措施等）对流量分布的影响。

传统的分析方法是将交通系统内的个单元一个一个地单独研究的。

如在设计

交叉口信号灯的变化周期时，只针对一个交叉口的交通状况进行。

如果整个系统内各组成单元之间的相互影响很小，这种分析方法是可行的。

然而在实际的交通系统中，各组成要素之间总是相互作用的。

从宏观角度看，我们所看到的道路交通流量是交通需求在既有道路系统和交通管理系统条件下的具体表现；从微观角度看，道路交通流量是大量出行者对出行路径选择的结果。

不管是道路基础设施的变化还是交通组织管理措施的变化，都会影响交通需求在路网上的分布结果，影响道路交通流的重新分布。

大量工程实践表明，不仅向道路建设这样的基础设施建设会引起整个城市道路交通流的重新分布，新的交通组织与交通控制措施所产生的影响往往也涉及整个城市道路的交通系统。

这就要求我们在研究交通系统的规划，建设与管理方案时，不能只注意方案在空间上所涉及的范围，更应重视由于方案实施所带来的道路交通流的重新分布结果。

网络交通流交通分配是交通规划的一个重要环节。

所谓交通分配就是把各种出行方式的空间OD量分配到具体的交通网络上，模拟出行者对出行路径的选择，通过交通分配所得的路段、交叉口交通量资料、是制定交通规划、建设与管理方案以及检验道路规划网络、管理方案是否合理的主要依据之一。

二．交通小区划分及网络的抽象

1.划分原则

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。

2.抽象网络

1）选择某区域为研究对象，按其人口分布和出行规律将其划分为四个交通小区A，B,C，D。

并将该区域抽象成由九个节点组成的网络图，抽象的网络图如下图:

2）各路段的参数：

表1

路段名称

路名

路段

长度（km）

车道数

设计车速v（km/h）

自行车修正系数

车道修正系数

交叉口修正系数

（km/h）

1-2

雁滩路

730

1.1

2-3

雁滩路

660

1.1

3-4

雁滩路

1400

1.1

5-6

雁南路

720

0.8

6-7

雁南路

660

0.8

7-8

雁南路

1400

0.8

9-10

南河路

800

0.8

10-11

南河路

750

0.8

11-12

南河路

1600

0.8

1-5

雁西路

485

0.8

2-6

飞雁路

440

0.8

3-7

高新路

460

0.8

4-8

雁兴路

460

1.1

5-9

雁西路

258

0.8

6-10

飞雁路

580

0.8

7-11

高新路

430

0.8

8-12

雁兴路

600

1.1

3）交通小区间的交通量如下OD表所示：

表2

800

900

1100

800

900

1200

900

1100

1200

1100

三．非平衡交通分配方法

1.0-1（全有全无）交通分配方法

最短路交通分配时一种静态的交通分配方法。

在该方法中，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点对的最短路线上。

其他道路上分配不到交通量。

1）确定路段行驶时间

路段行驶时间t（i,j）=路段长L/路段零流车速U0，而U0=v0*v1*v2*v3;

计算各路段的行驶时间如下图：

图1-1

0.660.61.27

0.910.830.860.42

1.351.242.63

0.481.090.810.55

10000000

1.51.413

2）确定最短路线，如下表：

表1.1

OD点对

最短路线节点号

ＯＤ点对

最短路线节点号

A-B

1-2-3-4

C-A

10-6-2-1

A-C

1-2-6-10

C-B

10-6-2-3-4

A-D

1-2-3-4-8-12

C-D

10-11-12

B-A

4-3-2-1

D-A

12-8-4-3-2-1

B-C

4-3-2-6-10

D-B

10-8-4

B-D

4-8-10

D-C

12-11-10

3）分配OD交通量，如下图所示：

图1-2

10000000

280028002800

1800180023002300

11001100

C11001100D

2.容量限制-增量分配方法

容量限制-增量交通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，即考虑了道路通行能力的限制，比较负荷实际情况，该方法在国际上比较通用。

采用增量分配方法分配出行量时，需先将OD表中的每一份OD量分解成k部分，然后分k次用最短路分配模型分配OD量，每次分配一次，路权修正一次，路权采用路阻函数修正，直至把K个OD分表全部分配在路网上。

用以下模型作为路阻函数:

本题采用三级分配制，第一次分配OD量的50%，第二次分配30%，第三次分配20%。

1）分割OD表：

表2-1

400

450

550

400

450

600

450

550

600

550

表2-2

240

270

330

240

270

360

270

330

360

330

表2-3

160

180

220

160

180

240

180

220

240

220

2）第一次分配

（1）确定各路段的零流路权，

图2-1

0.660.61.27

0.910.830.860.42

1.351.242.63

0.481.090.810.55

10000000

1.51.413

（1）确定最短路线：

表2-4

OD点对

最短路线节点号

ＯＤ点对

最短路线节点号

A-B

1-2-3-4

C-A

10-6-2-1

A-C

1-2-6-10

C-B

10-6-2-3-4

A-D

1-2-3-4-8-12

C-D

10-11-12

B-A

4-3-2-1

D-A

12-8-4-3-2-1

B-C

4-3-2-6-10

D-B

10-8-4

B-D

4-8-12

D-C

12-11-10

（2）分配OD交通量,

图2-2

10000000

140014001400

90090011501150

550550

C550550D

3）第二次分配

（1）更改各路段的阻抗,

图2-3

3.953.577.57

0.913.160.862.04

1.351.242.63

0.484.160.812.67

10000000

1.54.619.84

（2）确定最短路线,

表2-5

OD点对

最短路线节点号

ＯＤ点对

最短路线节点号

A-B

1-5-6-7-8-4

C-A

10-9-5-1

A-C

1-5-9-10

C-B

10-6-7-8-4

A-D

1-5-6-7-8-12

C-D

10-6-7-8-12

B-A

4-8-7-6-10

D-A

12-8-7-6-5-1

B-C

4-8-7-6-10

D-B

12-8-4

B-D

4-8-12

D-C

12-8-7-6-10

（3）累加第一次和第二次分配的OD量，

图2-4

140014001400

840

84090090020202020

57011701170

2702701500150021702170

10000000

270

550550

270C550550D

4）第三次分配

（1）更改各路段的阻抗

3.953.577.57

3.253.160.863.59

4.096.155.86

0.716.930.815.03

10000000

2.74.619.84

（2）确定最短路线

OD点对

最短路线节点号

ＯＤ点对

最短路线节点号

A-B

1-2-3-4

C-A

10-9-5-1

A-C

1-5-9-10

C-B

10-11-7-3-4

A-D

1-2-3-7-11-12

C-D

10--11-12

B-A

4-3-2-1

D-A

12-11-7-3-2-1

B-C

4-3-7-11-10

D-B

12--8-4

B-D

4--8-12

D-C

12--11-10

（3）分配OD量

10000000

178017801740

156015601740

1020102090090040040022602260

57011701170

4504501500150040040024102410

450850990

3.多路径概率交通分配法：

与单路径分配法相比，多路径分配方法的有点是克服了单路径分配流中流量全部集中于最短路上这不合理现象，使各条可能的出行路线均匀分配到交通量。

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。

P（r,s,k）=exp[-δt（k）/t]

/式中:

P（r,s,k）----OD量T（r,s）在第k条出行路线上的概率；

t（k）----第k条出行路线的路权（行驶时间）；

t----各出行路线的平均路权（行驶时间）；

δ----分配参数；

改进的多路径分配模型引进了有效路段及有效出行路线两个概念，有效路段[i,j]被定义为路段终点j比路段起点i更靠近出行目的地s的路段，即沿该路段前进能更接近出行终点。

最短路权L（i-j,s）=d（i,j）+Lmin（j,s）有效路段[i,j]的边权Lw（i,j）=exp[-δL（i-j,s）/L]定义节点i的点权为节点i所邻接的有效路段边权之和。

Nw（i）=∑L（i，j）

改进的多路径分配模型引入了参数δ，在本题中δ取3.3。

计算过程如下：

（1）计算各交通节点i至出行终点j的最短路权。

各节点至出行终点的最短路权如表所示。

各节点至出行终点⑨的最短路权Lmin（i,12）

节点

Lmin（i,12）

3.5

2.84

2.24

0.97

4.41

6.67

3.1

0.55

4.89

4.41

（2）令=出行起点r，即从出行起点r开始进行分配，本例中，

（3）判别与节点在i邻接的有效路段，并计算有效出行路线时间。

本路网中，出行起点①邻接的有效路段[1,2],[1,5]均为有效路段，故连接起点有两条有效出行路线：

（1-2,12）和（1-5，12），其出行时间分别为：

L（1-2,12）=d（1,2）+Lmin（2,12）=0.66+2.84=3.5

L（1-5,12）=d（1,5）+Lmin（5,12）=0.91+5.77=6.68

（4）计算各有效路段[i,j]的边权Lw（i,j）.

Lw（i,j）=exp[-δL（i-j,s）/L]

Lw（1,2）=exp（-3.3*3.5/5.09）=0.1034;Lw（1,5）=exp（-3.3*6.68/5.09）=0.0132;

（5）计算节点i的点权Nw（i,j）。

定义节点i的点权为节点i所邻接的有效路段边权之和。

Nw（i,j）=∑Lw（i,j）

（1）=0.1034+0.0132=0.1166。

（6）计算各有效路段[i,j]的OD量分配率P（i.j）

P（i,j）为本次分配的OD量T（r,s）在有效路段[i,j]上的分配率；

P（i,j）={Lw（i,j）/Nw（i,j）若i=r（即i为出行点）

式中：

E（i）=∑P（k,j）为进入节点i的上游个邻接有效路段的分配率之和。

P（1,2）=0.1034/0.1166=0.887;P（1,5）=0.0132/0.1166=0.113;

（7）有效路段[i,j]的分配交通量Q（i,j）。

（8）令上述有效路段中的某一路段终j点为i。

返回（3）步，直至出行终点，则OD量分配结束，可转入下一OD对的OD分配.

（9）取节点②为i点，

（1）

节点

Lmin（i,4）

2.53

1.87

1.27

3.44

2.7

2.13

0.42

3.92

3.79

2.94

0.97

（2）i=r=12

有效路段只有（12,8）,P（12,8）=1；Q（12,8）=1200pcu/h；

（3）取节点4为终点，只有（8,4）为有效路段，

P（8,4）=1，Q（8,4）=1200pcu/h；

其分配图为

1200

1000

1111111

①

节点

Lmin（i,4）

2.53

1.87

1.27

3.44

2.7

2.13

0.42

3.92

3.79

2.94

0.97

②i=r=12

有效路段只有（12,11）P（12,11）=1,Q（12,11）=1100pcu/h;

③取节点10为终点，只有（11,10）为有效路段，

P（11,10）=1，Q（11,10）=1100pcu/h；

其分配图为

1000

1111111

11001100

①

节点

Lmin（i,1）

0.66

1.26

2.53

0.91

1.49

2.12

2.95

1.39

2.89

3.54

3.5

②i=r=4

有效路段只有（4,3）P（4,3）=1；Q（4，3）=800pcu/h；取节点3为起点，只有（3,2）为有效路段，P（3,2）=1，Q（3,2）=800pcu/h；

③取节点1为终点，只有（2,1）为有效路段，P（2,1）=1；Q（2,1）=800；

其分配图为

800800800

1000

1111111

①

节点

Lmin（i,1）

0.66

1.26

2.53

0.91

1.49

2.12

2.95

1.39

2.89

3.54

3.5

②i=r=10

L（10-6,1）=1.09+1.49=2.58;L（10-9,1）=1.5+1.39=2.89;

Lw（10,6）=exp（-3.3*2.58/2.735）=0.0444;

Lw（10,9）=exp（-3.3*2.89/2.735）=0.0305;

Nw（10）=0.0444+0.0305=0.0749;

P（10,6）=0.0444/0.0749=0.593;P（10,9）=0.0305/0.0749=0.407;

T（10,1）=900pcu/h;

Q（10,6）=0.593*900=534pcu/h;Q（10,9）=0.407*900=366pcu/h;

③取有效路段[10,9]的终点为i,则[9,5]为有效路段，

P（9,5）

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