動態(tài)交通流分配淺析

1、動態(tài)交通流分配淺析摘要： 實現交通分配理論的交通分配模型可分為兩大類：靜態(tài)交通分配模型和動態(tài)交通分配模型， 它們都有各自的優(yōu)缺點。靜態(tài)交通分配模型假設交通需求和路段行程時間為常數或僅依賴于本路段 上的交通流量，這對于交通量比較平穩(wěn)、路段行駛時間受交通負荷影響較小的城市間長距離非擁擠 的城市交通特性分析和路網規(guī)劃是比較可行的。 而對于存在擁擠現象的城市交通網絡 , 交通需求在一 天之中變化甚大。使得網絡交通流的時空分布規(guī)律具有時變特性，從而導致路段行駛時間大大依賴 于交通負荷的變化。因此，在城市交通控制與管理中更需要考察路網中，交通流狀態(tài)隨空間與時間 的演化過程，針對可能出現的擁擠和阻塞及時采取

2、有效措施確保城市交通系統(tǒng)平穩(wěn)、高效地運行。 動態(tài)交通分配考慮了交通需求隨時間變化和出行費用隨交通負荷變化的特性，能夠給出瞬間的交通 流分布狀態(tài)。關鍵詞： 動態(tài)交通流分配 定義 現狀 意義 存在問題The shallow analysis of Dynamic Traffic Assignment Abstract: the traffic assignment model of Traffic assignment theory can be divided into two categories: static and dynamic traffic assignment model for

3、 traffic assignment models, both of which have their own advantages and disadvantages. Static traffic assignment models assuming that traffic demand and link travel time is constant or only dependent on the traffic flow on this road, which is relatively stable for the traffic, roads and the traffic

4、load less affected by the time the inter-city long distance non-urban traffic congestion characterization and network planning is more feasible. However, for there is congestion in the urban transport network., changes in traffic demand in the day are great, which makes the network traffic flow vari

5、es with time-varying spatial and temporal distribution of properties, resulting in roads and the time relied heavily on the traffic load changes. Thus, in urban traffic control and management of road, it is more significant to examine how traffic flow varies with space and tempo while studying the r

6、oad network, and thus timely and effective measures can be taking for the congestion and obstruction., and that ensure that urban transport system operate smoothly and effectively. Dynamic traffic assignment included traffic demand changes over time and travel costs with the changing nature of traff

7、ic load, moreover, it can give an instant flow of traffic distribution.Key words: dynamic traffic assignment, definition, status quo, meaning, problems 0引言動態(tài)交通分配的這種功能使其在城市交通流誘導系統(tǒng)及智能運輸系統(tǒng)的研究中具有舉足輕重的作 用。因而，研究動態(tài)交通分配理論并將其應用于交通控制與管理是十分必要的。同時，動態(tài)交通 分配為交通流管理與控制動態(tài)路徑誘導等提供了依據，也是智能交通系統(tǒng)的重要理論基礎。 1定義 1.1交通分配交通分配是交通

8、規(guī)劃中的一個重要步驟，它是將調查得到的起訖點之間的出行分布數據(0D矩陣),按照一定的規(guī)則分配到路網中的各條道路上，從而推測各條道路上的交通量，并以此作為路網規(guī)劃 及設計的依據。一系列的0D巨陣推算模型均建立在一個共同的假設之上，即網絡交通滿足平衡條件，及交通流在網絡上的分配服從 Wardrop第一、第二原理。其推算模型是以分配的 0量總出行時間與觀 測的總出行時間最接近為目標函數然后進行求解 1.2 動態(tài)交通分配動態(tài)交通分配問題是在交通供給狀況以及交通需求狀況已知的條件下分析其最優(yōu)的交通流量分布 模式。它應既考慮到交通的時變性又應考慮到交通設施服務水平的時變特性。將時變的交通出行合 理分配到

9、具有不同服務水平的路徑上以降低個人出行費用或系統(tǒng)總費用。交通流的時變性包括以下 幾方面：(1) 出行發(fā)生時間的變性。 出行者在分析了道路的擁擠狀況后會調整出發(fā)的時間以避開高峰期，來減少路上的消耗時間。(2) 到達目的地時間的變性。提前或延后到達要視在路上消耗的時間而定。(3) 高峰期交通流的不均勻性。 消除了因靜態(tài)模型將交通流視為均勻分布而低估的出行時間和擁擠程度。(4) 0D對之間的最短路徑的時變性。(5) 擁擠點的時空變化特性。擁擠是一個運動的“瓶頸”，不是固定的，而是時空變化 2 動態(tài)交通流分配理論發(fā)展現狀動態(tài)交通流分配理論從提出至今經過了 20多年的發(fā)展，在理論研究和方法應用上都有了一

10、定的進 步，國內外在動態(tài)交通流分配領域的研究都在積極地進行當中。國外在理論、方法和應用上的研究 較之國內要超前，同時，無論國外還是國內在理論方面的研究成分居多，而在實際應用上還有待進 一步發(fā)展?？傮w來說，自動態(tài)分配概念提出至今，其研究仍然處于發(fā)展階段。主要原因是考慮了時 間變動因素后，建立合適的數學模型和設計合適的算法變得十分困難。 縱觀國內外對動態(tài)交通分配理論和方法的研究， 從研究方法角度而言， 可以分為數學規(guī)劃建模方法、 最優(yōu)控制理論建模方法、變分不等式理論建模方法和計算機模擬方法等四種途徑。人們對于數學分 析方法的探討比較熱烈和深入，而對于計算機模擬方法則很少問津。(1) 數學規(guī)劃方法M

11、erchant和Nemhauser于1978年第一個以數學規(guī)劃方法對動態(tài)交通分配問題進行了開創(chuàng)性的研究，Ho在 1980年為這個 M- N模他們提出了用離散時間、非凸的非線性規(guī)劃來表達的系統(tǒng)最優(yōu)分配模型。 型提出了分段線性化算法，而后又提出了應用嵌套式分解算法在超立方并行計算機上求解的方法。為了進行有效的最優(yōu)性分析，1987年，Carey在M N模型的基礎上進行了改進，構造了一個非線性的凸規(guī)劃模型。上述各個階段的模型為動態(tài)交通分配理論的發(fā)展帶來了巨大的推動力，但是各模型的 最大缺點是局限于多個起點和單個終點的簡單網絡，用于理論分析可以，但要應用到現實中多個起 點和多個終點的城市交通網絡，還需大

12、量的研究和努力。(2) 最優(yōu)控制理論1980年，Luque和Friesz提出了應用最優(yōu)控制理論解決動態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)模型的新思想，他們將M N模型改進成為一個連續(xù)時間的最優(yōu)控制問題。到1989年，Luque和Friesz等人研究了單個起點和單個終點的簡單網絡的最優(yōu)控制理論模型。隨后，Wie, Friesz和Tobin在1990年，Ran和Boyce等人在1993年發(fā)表的文章中，建立的模型均采用了最優(yōu)控制理論方法建模。最優(yōu)控制理論方法建立的模型具有 易于分析的優(yōu)點，但是對于 Friesz和Wie等人提出的模型，目前仍然沒有有效、成熟的求解算法。(3) 變分不等式 (VI)Jan son在1990年和1

13、991年發(fā)表文章，提出了動態(tài)交通分配的多目標規(guī)劃模型，之后Jayakfish nan和Tski等人于1995年對該模型進行了改進，使其更加完善。Friesz和Bemstein在1993年提出了動態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)的變分不等式模型。這些模型極大地豐富了動態(tài)交通分配的研究方法,從不同角度為解決 動態(tài)分配問題做出了有益的嘗試。(4) 計算機模擬方法另外，Mahmasa n和Peeta在1993年提出了一個計算機模擬的動態(tài)交通分配模型，考慮了隨時間變化的交通需求以及交通擁擠條件下排隊的形成等影響因素，但是該模型沒有考慮小區(qū)O歐據到路段OD數據的轉換，在路網阻抗的計算上采取了簡化的方法。 3動態(tài)交通流分配研究的意義縱觀交通流分配理論研究的發(fā)展軌跡,從對路網描述的粗細、交通需求的反映、路徑選擇機制的 刻畫、路網阻抗模型的建立等等角度,一直都是處在不斷克服發(fā)現的缺陷、彌補自身不足、自我完 善發(fā)展的進程中。在這一進程中,人們越來越強烈意識到進行動態(tài)交通流分配理論和方法研究的意 義和迫切性。 3.1動態(tài)分配是交通流理論自身發(fā)展,不斷完善的需要(理論發(fā)展的趨勢)交通流分配理論發(fā)展的過程中,人們往往把更多的注意力都投放在對“靜態(tài)交通分配”理論與方 法的研究攻關上。靜態(tài)交通分配家丁了在建模時間段內的交通需求是常數值,也就是家丁交通流分 布形態(tài)是固定不變的。 可以說, 靜態(tài)交通流分配已經有了較成熟的