第4章道路交通網(wǎng)絡(luò)分析

1、第四章 道路交通網(wǎng)絡(luò)分析概述大量工程實(shí)踐表明，不僅象道路建設(shè)這樣的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)會引起整個城市道路交通流的重新分布，新的交通組織與交通控制措施所產(chǎn)生的影響往往也涉及到整個城市的道路交通系統(tǒng)。這就要求我們在研究交通系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)與管理方案時，不能只注意方案在空間上所涉及的范圍，更應(yīng)重視由于方案實(shí)施所帶來的道路交通流的重新分布結(jié)果，即從整個城市交通網(wǎng)絡(luò)的角度分析交通規(guī)劃、建設(shè)與管理方案的效果。網(wǎng)絡(luò)交通流交通分配是交通規(guī)劃的一個重要環(huán)節(jié)。所謂交通分配就是把各種出行方式的空間OD量分配到具體的交通網(wǎng)絡(luò)上，模擬出行者對出行路徑的選擇，通過交通分配所得的路段、交叉口交通量資料是制訂交通規(guī)劃、建設(shè)與管理方案

2、以及檢驗(yàn)道路規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)、管理方案是否合理的主要依據(jù)之一。交通網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)表示方法實(shí)際交通網(wǎng)絡(luò)分析中的計算量很大，一般通過計算機(jī)實(shí)現(xiàn)。在處理交通網(wǎng)絡(luò)時，首先必須把交通網(wǎng)絡(luò)抽象化，即把交通網(wǎng)絡(luò)抽象為點(diǎn)（交叉口）與邊（路段）的集合，使計算機(jī)能夠識別、存儲與處理。交通網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)表示方法很多，常采用的有鄰接矩陣、權(quán)矩陣、鄰接目錄表等方法。其中，采用鄰接目錄表最為有效。道路網(wǎng)絡(luò)信息化處理n 道路路段可以抽象為七個等級：nnnnnnn城市高架道路城市快速路城市主干道城市次干道城市支路郊區(qū)一般公路郊區(qū)高速公路nnnnnnn 交叉口可以抽象為六種類型：信號控制交叉口無控制交叉口環(huán)形交叉口立體交叉口交通渠化交叉口

3、優(yōu)先權(quán)交叉口在處理交通網(wǎng)絡(luò)時，首先必須把交通網(wǎng)絡(luò)抽象化，即把交通網(wǎng)絡(luò)抽象為點(diǎn)（交叉口）與邊（路段）的集合體。147369258抽象的網(wǎng)絡(luò)圖第一節(jié)交通網(wǎng)絡(luò)表示方法鄰接矩陣鄰接矩陣表示點(diǎn)與點(diǎn)之間的一般鄰接關(guān)系，它的元素l(i,j)0 兩點(diǎn)之間無邊連接或 i= jl(i,j) = 1 兩點(diǎn)之間有邊連接147369258抽象的網(wǎng)絡(luò)圖 鄰接矩陣iij 鄰接目錄法該方法采用兩組數(shù)組表示網(wǎng)絡(luò)的鄰接關(guān)系，一組為一維數(shù)組R(i)R(i) ，表示與 節(jié)點(diǎn)相連接 的邊的條數(shù)，另一組為二維數(shù)組V(i,j)V(i,j) ，表示與 節(jié)點(diǎn)相鄰接的第 個節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號。 147369258抽象的網(wǎng)絡(luò)圖鄰接目錄表權(quán)矩陣點(diǎn)與點(diǎn)之間

4、的數(shù)量關(guān)系通過權(quán)矩陣（DD ）來反應(yīng)。權(quán)矩陣的元素d d（i i,j j）的確定： 0 i=j dij= i,j不相鄰 ij i,j之間的實(shí)際阻抗（i與j相鄰）147258369抽象的網(wǎng)絡(luò)圖 距離權(quán)矩陣第三節(jié) 交通阻抗分析方法n道路交通阻抗函數(shù)（簡稱路阻函數(shù)）是指路段行駛時間（交叉口延誤）與路段（交叉口）交通負(fù)荷之間的函數(shù)關(guān)系，它是交通網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)。t= t0 1 + a( V/ C) b （4-3）式中：t兩交叉口之間的路段行駛時間（min）；t0交通量為 0 時，兩交叉口之間的路段行駛時間（min）；V路段機(jī)動車交通量（輛/h）；C路段實(shí)用通行能力（輛/h）；a、b參數(shù)，建議取a=0.1

5、5,b=4。該模型只考慮了機(jī)動車交通負(fù)荷的影響，使用比較方便，在國內(nèi)廣泛使用于公路交通網(wǎng)絡(luò)分析，但由于國內(nèi)城市道路上，除了機(jī)動車的交通負(fù)荷外還有非機(jī)動車的交通負(fù)荷，因此不適用于城市交通網(wǎng)絡(luò)分析。一、路段路阻函數(shù)（1 1）美國聯(lián)邦公路局路阻函數(shù)模型t= t0 1 + k1 (V1 C1 ) + k2 (V2 C2 )22 、回歸路阻模型針對我國的交通實(shí)際情況，建立以下回歸關(guān)系模型作為城市道路的路阻函數(shù)。nnV1V1 、V2V2 分別為機(jī)動車、非機(jī)動車路段交通量。C1C1 、C2C2 分別為機(jī)動車、非機(jī)動車路段實(shí)用通行能力。K3k4 或t= t0 1 + k1 (V1 C1 ) + k2 (V2

6、C2 ) 車速U 當(dāng)交通負(fù)荷很小時，車流以道路允許的最大速度行駛，此時車速與交通負(fù)荷無關(guān)；交通負(fù)荷在超過某個值后，車速基本上與交通負(fù)荷（V/C）呈線性相關(guān)關(guān)系，車速隨著交通負(fù)荷的增加而線性下降；當(dāng)交通負(fù)荷基本上接近飽和時，車速已經(jīng)降至很低，車速與交通負(fù)荷（V/C）呈以橫軸為漸進(jìn)線的非線性關(guān)系。0.9 0Umax自由車流正常車流飽和車流Umin圖 4-4交通負(fù)荷V/C車流速度交通負(fù)荷關(guān)系模型012nn nnn00 33 、基本參數(shù)的確定零流路段行駛時間t0t0 的確定：t0= LuL路段長度u0交通量為零時的行駛車速 u0= r1 r2 r 3 v0 r自行車影響折減系數(shù)r車道寬度影響系數(shù)， r

7、3 交叉口影響修正系數(shù)v路段設(shè)計車速 1）路段設(shè)計車速v0的確定可根據(jù)城市道路交通規(guī)劃設(shè)計規(guī)范確定2）自行車影響折減系數(shù)r1的確定（11）機(jī)非有分隔帶（墩），r1=1（22）機(jī)非無分隔帶（墩）， 但自行車道負(fù)荷不飽和， r1=0.8（33）機(jī)非無分隔帶（墩）， 但自行車道負(fù)荷超飽和2211Qbic自行車交通量，Qbic每米寬自行車道的實(shí)用通行能力，W非機(jī)動車道寬，W機(jī)動車道r1 = 0. 8 - (QbicQbic+ 0 . 5 - W2 ) W1 （-54+188W0/3-16W20/3）10-2 W0 3.5m 車道寬度影響系數(shù)r 22的確定r2 =50 (W0 - 1 . 5 ) W0

8、3 . 5 m W0：機(jī)動車道寬度當(dāng)車道寬度為標(biāo)準(zhǔn)寬度3.5m時， r 2 2 =100%，車道寬度與影響系數(shù)之間的變化關(guān)系表4-5所示。二、交叉口延誤分析1、信號交叉口延誤計算最佳周期的確定最佳周期即為延誤最小時的信號周期長度。進(jìn)口道通行能力S S 的確定一個進(jìn)口車道的理論通行能力為：S0 =3600 b 飽和車流車頭時距進(jìn)口車道實(shí)用通行能力：S=S0 n r1 r2 nn 進(jìn)口車道數(shù)， r1 r1 自行車影響折減系數(shù) r2r2 車道寬度影響系數(shù)1 . 5 L+ 5 1 - YT0 = 2 (1 - lx)2 Q(1 - x)進(jìn)口道延誤d(i,j)的確定當(dāng)進(jìn)口飽和度較小時，各進(jìn)口上每輛車的平

9、均延誤可根據(jù)修正的韋伯斯特公式計算 ：22、其它交叉口延誤計算無控、環(huán)交、立交三類交叉口的延誤，應(yīng)根據(jù)交通量的大小與信號交叉口延誤對比分析，以增加各類交叉口延誤的可比性。+x2 T(1 - l )2d ( i, j) =0 . 9 交通阻抗分析-2交叉口延誤預(yù)測延誤交通負(fù)荷三、出行路權(quán)的分析城市道路網(wǎng)規(guī)劃：出行路權(quán)為所有路段的行駛時間及所有交叉口的延誤之和。公路網(wǎng)規(guī)劃：可不考慮交叉口延誤的影響，出行路權(quán)為路段行駛時間。 4-6第五節(jié) 非平衡交通流分配一、全有全無分配方法All-or-Nothing Assignment Method，簡稱0-1分配法最簡單，不考慮路網(wǎng)的擁擠效果。在芝加哥城交通

10、規(guī)劃中，首次獲得應(yīng)用。算法思想：將OD交通量q加載到路網(wǎng)的最短徑路上，從而得到路網(wǎng)中各路段流量的過程。計算步驟：步驟0 初始化，使路網(wǎng)中所有路段的流量為0，并求出各路段自由流狀態(tài)時的阻抗。步驟1 計算路網(wǎng)中每個出發(fā)地O到每個目的地D的最短徑路。步驟2 將O、D間的OD交通量全部分配到相應(yīng)的最短徑路上。二、增量分配法Incremental Assignment Method，簡稱IA分配法近似平衡分配方法首先需先將OD表分解成N個分表(N個分層)，然后分N次使用全有全無分配法，每次分配一個OD分表，并且每分配一次，路阻就根據(jù)路阻函數(shù)修正一次，直到把N個OD分表全部分配到路網(wǎng)上。1、容量限制增量分

11、配算法思想：將OD交通量分成若干份（等分或不等分）；依次將每一份OD交通量分配到網(wǎng)絡(luò)中；每次分配一份OD交通量到相應(yīng)的最短徑路上；每次均計算、更新各路段的行駛時間，然后按更新后的行駛時間重新計算最短徑路；下一循環(huán)中按更新后的最短徑路分配下一份OD交通量。計算步驟：步驟0 初始化。以適當(dāng)?shù)男问椒指頞D交通量，即令n=1。步驟1 計算、更新路段費(fèi)用(行駛時間)。步驟2 用全有全無分配法將第n個分割OD交通量分配到最短徑路上。步 驟 3 如 果 n=N， 則 結(jié) 束 計 算 。 反 之 ， 令n=n+1返回步驟1。這里，N為分割次數(shù)；n為循環(huán)次數(shù)。分配次數(shù)K與每次的OD量分配率（%）K分配次序1 2 1100 60 234678910 40 3 4 50 40 30 30 20 20 10 5 10 30 20 25 20 20 15 10 15 10 5 5 5 5