交通系統(tǒng)分析緒論課件

1、1緒 論第1頁，共28頁。2交通系統(tǒng)分析的意義交通系統(tǒng)是由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系、相互影響，形成了及其復(fù)雜的關(guān)系的系統(tǒng)群體。按照交通工具角度第2頁，共28頁。3交通系統(tǒng)的構(gòu)成依賴于分析交通系統(tǒng)的角度或者問題交通系統(tǒng)非常復(fù)雜，難以用簡單的方法說明他們的關(guān)系按照出行角度按照宏觀微觀角度第3頁，共28頁。4交通設(shè)施網(wǎng)絡(luò)交通管理措施交通狀態(tài)交通需求土地利用交通結(jié)構(gòu)交通發(fā)展政策土地利用決定了需求總量；交通發(fā)展政策影響交通需求；交通結(jié)構(gòu)對應(yīng)著交通供給，也影響著交通需求；交通供需失衡導(dǎo)致很多問題！第4頁，共28頁。5社會經(jīng)濟(jì)方面：隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展汽車保有量的快速增加。第5頁，共28頁。6機(jī)

2、動化交通需求快速增加，引發(fā)大中城市交通擁堵日益嚴(yán)重交通問題受到社會各界廣泛關(guān)注第6頁，共28頁。7以北京為例，我們的交通究竟出了什么問題第7頁，共28頁。8北京的僅為東京的1/6，道路面積率僅為紐約的1/4，北京快速路里程已超其他城市，但低等級道路比例遠(yuǎn)小于東京等城市紐約市中心區(qū)全天平均車速為25.2公里/小時(shí)，近郊區(qū)可達(dá)58.9公里/小時(shí)；北京中心區(qū)全天平均車速只有17.7公里/小時(shí)，近郊區(qū)也只有30.9公里/小時(shí)。北京市主干路高峰期平均速度只有22.5公里/小時(shí)，全天為40.2公里/小時(shí)，紐約高峰為28公里/小時(shí)，全天為58.2公里/小時(shí)。紐約機(jī)動車比北京多出近一倍，但早晚高峰并未出現(xiàn)像北

3、京這樣嚴(yán)重的交通擁堵 第8頁，共28頁。9北京的小汽車年均行駛里程為1.5萬公里,是倫敦的1.5倍、東京的2倍多,同時(shí)也高于洛杉磯、香港等國際大都市。 在東京，路旁或大廈內(nèi)每小時(shí)的停車費(fèi)約合人民幣40元至100元不等，而違章停車的罰款更高達(dá)1000元人民幣。如此高昂的出行成本讓東京的車流暢通了不少。 第9頁，共28頁。10交通系統(tǒng)分析的意義為交通系統(tǒng)規(guī)劃提供依據(jù) 例如開展交通需求總量和分布的預(yù)測，交通方式劃分、計(jì)算道路上的交通量，設(shè)計(jì)交通系統(tǒng)為交通設(shè)施設(shè)計(jì)及改造提供依據(jù) 交通樞紐擴(kuò)容、公交分布與規(guī)模、交叉口的改造設(shè)計(jì)為交通管理提供依據(jù) 單行線設(shè)置、信號協(xié)調(diào)控制、交通誘導(dǎo)、擁擠收費(fèi)、停車管理、公

4、交專用道設(shè)置、票價(jià)設(shè)計(jì)、停車換乘為交通政策和法規(guī)制定提供依據(jù) 公交優(yōu)先、城市交通發(fā)展政策、道路交通法修訂、第10頁，共28頁。11交通系統(tǒng)分析的過程1. 交通子系統(tǒng)的界定范圍適當(dāng)：過小，則無法全面而根本的認(rèn)識和解決交通問題；過大，將考慮過多的與問題無關(guān)的因素，浪費(fèi)人力、物力和財(cái)力第11頁，共28頁。12交通子系統(tǒng)的界定關(guān)聯(lián)要素：抓住主要矛盾，忽略一些次要矛盾在公交與小汽車混行的車道上，忽略了公交車與小汽車之間復(fù)雜、隨機(jī)的影響關(guān)系，以兩者的行程時(shí)間影響關(guān)系。第12頁，共28頁。13交通子系統(tǒng)的界定關(guān)系清晰：明確/明確各個(gè)要素之間的關(guān)系，才能準(zhǔn)確認(rèn)識和把握系統(tǒng)，有助于尋找問題的本質(zhì).實(shí)施擁擠收費(fèi)+

5、降低票價(jià)+過橋收費(fèi)措施后的車速分布第13頁，共28頁。14交通系統(tǒng)分析的過程2. 發(fā)現(xiàn)交通的問題定性分析：從定性角度把握系統(tǒng)問題的走向。北京和上海市限制車輛政策有什么結(jié)果（18萬人申請17600）？定量分析：通過建立問題的數(shù)學(xué)模型，明確應(yīng)該采取什么樣的措施。實(shí)施擁擠收費(fèi)+降低票價(jià)+過橋收費(fèi)措施后的方式分擔(dān)率變化第14頁，共28頁。152. 發(fā)現(xiàn)交通的問題結(jié)論：將定性和定量相結(jié)合，綜合各方面的關(guān)鍵要素，對系統(tǒng)給出明確的結(jié)論。在進(jìn)行廣州高架路交通控制時(shí)，采用了OD調(diào)查方法來，掌握OD分布，如何做到？第15頁，共28頁。16交通系統(tǒng)分析的過程3. 尋找根源明確系統(tǒng)問題后，尋找原因，比較各種影響因素，

6、確定最主要影響因素，有助于找到最優(yōu)方案。例如車道寬度與通行能力特性分析。確定問題的層次：在尋求問題的根源時(shí)，需要對問題進(jìn)行層次分析。例如確定可持續(xù)發(fā)展的交通方式評價(jià)需要進(jìn)行層次分析。第16頁，共28頁。17明確問題關(guān)系：明確問題之間的關(guān)系，從根源問題入手。抓住主要問題：解決系統(tǒng)的主要問題，但不一定是最大問題。根據(jù) downs定律中，修建道路永遠(yuǎn)不能滿足需求，該如何處理，滿足交通需求？3. 尋找根源downs定律：在政府對城市交通不進(jìn)行有效管制和控制的情況下，新建的道路設(shè)施會誘發(fā)新的交通量，而交通需求總是傾向于超過交通供給 第17頁，共28頁。18交通系統(tǒng)分析的過程4. 給出方案提供備選方案：規(guī)

7、劃中的高、低方案優(yōu)選方案：折中方案確定方案：通過對優(yōu)選方案進(jìn)行評價(jià)，往往需要對多目標(biāo)進(jìn)行比選，進(jìn)而決策。第18頁，共28頁。19廈門蓮坂環(huán)型交叉口不同控制方案進(jìn)口道飽和度匯總表進(jìn)口道流向北左北直南左南直東左東直西左西直樣本方差飽和度比較原控制方案0.450.430.360.531.270.760.640.380.0912優(yōu)化控制方案0.600.600.360.530.850.750.640.560.0214注：樣本方差為該控制方案中所有直行與左轉(zhuǎn)進(jìn)口道飽和度方差。飽和度方差降低了76.5% 否決建設(shè)跨線橋的措施，進(jìn)行環(huán)島交叉口改造！第19頁，共28頁。20給出方案發(fā)現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)問題系統(tǒng)界定分析過

8、程總結(jié)范圍界定，明確要素明確要素間關(guān)系定性分析定量分析結(jié)論界定問題層次確定問題之間的關(guān)系抓住主要矛盾問題提供備選方案優(yōu)選備選方案確定最優(yōu)方案第20頁，共28頁。21交通系統(tǒng)分析方法1. 系統(tǒng)描述方法邏輯模型：例如在CA模型中，交通流被描述為方格，方格為1，表示有車輛；否則為0.物理模型：例如跟車模型、流體模型.數(shù)學(xué)模型：通過數(shù)學(xué)方法建立各個(gè)要素之間的關(guān)系模型。例如重力模型、交通分配模型、Logit模型.仿真模型：借助計(jì)算機(jī)技術(shù)建立的模型交通系統(tǒng)運(yùn)行的模型，例如CTM模型、CA模型等第21頁，共28頁。222. 系統(tǒng)優(yōu)化方法系統(tǒng)分析的目的是尋找系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)的方案或策略。系統(tǒng)優(yōu)化方法在交通系統(tǒng)

9、工程中極為重要，涉及的問題往往造價(jià)高昂而復(fù)雜.邏輯判斷法：通過邏輯判斷來確定系統(tǒng)最優(yōu)方案，由于缺少定量指標(biāo)，難以確定方案之間的優(yōu)劣。交通擁擠收費(fèi)作用？數(shù)學(xué)優(yōu)化法：通過數(shù)學(xué)模型來獲得系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)值，確定系統(tǒng)的最優(yōu)方案，例如基于路網(wǎng)容量的雙層規(guī)劃優(yōu)化、信號燈滾動優(yōu)化等智能優(yōu)化法：例如通過計(jì)算機(jī)智能算法來進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，例如遺傳算法、模擬退火算法等等。第22頁，共28頁。233. 系統(tǒng)評價(jià)方法對比評價(jià)方法：通過分析各個(gè)優(yōu)化方案的各項(xiàng)指標(biāo)，對各方案的各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)劣進(jìn)行綜合分析來獲得對方案的整體評價(jià)，為系統(tǒng)決策提供最終依據(jù)。例如，軌道交通方案。第23頁，共28頁。24數(shù)學(xué)評價(jià)方法：通過數(shù)學(xué)模型對系統(tǒng)各

10、項(xiàng)性能進(jìn)行評價(jià)，例如流量公交流量軌道客流排放對比第24頁，共28頁。25交通系統(tǒng)分析的內(nèi)容交通參數(shù)分析：分析交通流特性參數(shù)這些參數(shù)分為宏觀和微觀，宏觀參數(shù)用于描述整體特性，包括交通流量、速度和，密度；微觀參數(shù)用于描述車輛之間的運(yùn)行特性，包括車頭時(shí)距、車頭間距。這些交通流參數(shù)包括統(tǒng)計(jì)分布特性、道路通行能力和延誤。第25頁，共28頁。26交通供需關(guān)系：包括交通設(shè)施資源供應(yīng)和交通量對交通資源的需求兩方面，供應(yīng)方面包括設(shè)施布局、規(guī)模（長度、面積）、服務(wù)速度（通行能力）等；需求方面包括人口和車輛總量、時(shí)空分布等。第26頁，共28頁。27交通狀態(tài)分析：采用排隊(duì)論、跟馳理論、交通波理論，從宏、微觀層面對交通狀態(tài)進(jìn)行描述。例如如下惠州的流量分布狀態(tài)第27頁，共28頁。28交通系統(tǒng)優(yōu)化：主要在某些投入資源約束的條件下，通過調(diào)整交通系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)量，使得某些交通系統(tǒng)指標(biāo)最優(yōu)化。例如以各個(gè)方向排隊(duì)長度不溢出為目標(biāo)的交通信號