《交通分配基礎(chǔ)》課件

交通分配基礎(chǔ)交通分配是交通規(guī)劃和管理的核心環(huán)節(jié),通過研究交通需求和交通網(wǎng)絡(luò),合理分配和組織交通流的過程。它涉及多種因素,如出行時(shí)間、成本、舒適性等,需要采取系統(tǒng)的分析方法。課程概述交通規(guī)劃基礎(chǔ)本課程從交通需求分析的基本概念入手,系統(tǒng)地探討如何進(jìn)行交通需求預(yù)測(cè)和交通分配,為城市交通規(guī)劃提供理論支持。多層次交通分析課程涵蓋交通需求的形成、交通分配的方法以及相關(guān)軟件和模型參數(shù)標(biāo)定等內(nèi)容,為交通規(guī)劃和管理提供全面指導(dǎo)。實(shí)踐與應(yīng)用通過實(shí)際案例分析,幫助學(xué)生掌握交通規(guī)劃的基本流程和技術(shù)方法,為未來(lái)的城市交通規(guī)劃實(shí)踐做好準(zhǔn)備。課程目標(biāo)掌握交通需求預(yù)測(cè)基礎(chǔ)了解交通需求的概念、特點(diǎn)和影響因素,學(xué)習(xí)四階段交通需求預(yù)測(cè)法。學(xué)習(xí)交通分配基本原理理解分配模型的分類,掌握主要分配模型的應(yīng)用方法和原理。熟悉交通分配實(shí)戰(zhàn)技巧學(xué)習(xí)分配算法、參數(shù)標(biāo)定和敏感性分析,了解交通分配軟件的應(yīng)用。交通需求的概念交通需求是人們出行的需求,包括日常上下班、購(gòu)物、娛樂等各種出行目的。它是一種衍生需求,受個(gè)人社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、交通設(shè)施條件等諸多因素的影響和制約。準(zhǔn)確定義和描述交通需求是進(jìn)行交通規(guī)劃和交通管理的重要前提。交通需求的組成部分出行目的人們出行的主要目的包括上班、上學(xué)、購(gòu)物、社交等,不同目的的出行有著不同的時(shí)間、路線和交通工具選擇。出行時(shí)間出行時(shí)間的分布會(huì)受到高峰時(shí)段、假期等因素的影響,在規(guī)劃交通供給時(shí)需要考慮這些時(shí)間特點(diǎn)。出行距離人們的日常出行通常在一定的距離范圍內(nèi),遠(yuǎn)距離出行則需要更多的交通服務(wù)支撐。出行交通工具出行者可以選擇公共交通工具如公交、地鐵,也可以選擇私家車等個(gè)人交通工具,不同工具有不同的特點(diǎn)。交通需求的特點(diǎn)需求多元化交通需求涉及旅客和貨物運(yùn)輸、不同出行目的等眾多類型。時(shí)空變化大交通需求隨時(shí)間和地點(diǎn)的變化而波動(dòng),具有明顯的時(shí)空特性。持續(xù)發(fā)展隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,交通需求呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。復(fù)雜性強(qiáng)交通需求受各種社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的綜合影響,呈現(xiàn)出復(fù)雜多變的特征。交通需求影響因素1經(jīng)濟(jì)因素GDP、收入水平和消費(fèi)意愿等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)會(huì)直接影響人們的出行需求。經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá),出行需求越強(qiáng)勁。2人口因素人口數(shù)量、結(jié)構(gòu)、分布等都會(huì)影響總體出行需求。人口增加、城市化加劇都會(huì)促進(jìn)交通需求增長(zhǎng)。3土地利用因素居住區(qū)、工作區(qū)、商業(yè)區(qū)等空間布局會(huì)影響人們的出行距離和方式選擇,從而影響交通需求。4社會(huì)文化因素交通方式的偏好、出行時(shí)間的選擇等都受到社會(huì)文化背景的影響,進(jìn)而影響交通需求。交通需求模型1需求簡(jiǎn)化交通需求模型通過提取需求的關(guān)鍵因素,簡(jiǎn)化復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界,量化需求之間的關(guān)系。2多元表達(dá)模型可以采用數(shù)學(xué)公式、函數(shù)圖像或流程圖等形式,多維度描述需求的特征。3預(yù)測(cè)決策交通需求模型可用于預(yù)測(cè)未來(lái)需求變化趨勢(shì),為政策制定和投資決策提供依據(jù)。四階段交通需求預(yù)測(cè)法產(chǎn)生根據(jù)土地使用狀況和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),預(yù)測(cè)交通產(chǎn)生的起源地和目的地。分配根據(jù)交通小區(qū)之間的相互吸引力,確定通行量和通行方向。選擇根據(jù)通行成本、時(shí)間和效用等因素,預(yù)測(cè)旅客和貨物的出行模式選擇。分配根據(jù)交通網(wǎng)絡(luò)特性,確定車輛在道路網(wǎng)上的流量分布。第一步:產(chǎn)生1交通分布將全部交通需求劃分到不同區(qū)域2產(chǎn)生量預(yù)測(cè)根據(jù)區(qū)域特征預(yù)測(cè)各區(qū)域的交通需求產(chǎn)生量3出行目的分析不同出行目的的交通需求特點(diǎn)交通需求的產(chǎn)生是交通規(guī)劃的第一步,需要將全部交通需求劃分到不同區(qū)域,并根據(jù)各區(qū)域的特征預(yù)測(cè)交通需求的產(chǎn)生量。同時(shí)還需要分析不同出行目的的交通需求特點(diǎn),為后續(xù)的分配提供基礎(chǔ)。第二步:分配1建立模型根據(jù)實(shí)際情況建立合理的交通分配模型2計(jì)算最小成本使用最小成本流模型確定最優(yōu)路徑3實(shí)現(xiàn)平衡分配采用平衡算法保證系統(tǒng)最優(yōu)與用戶均衡交通分配是四階段交通需求預(yù)測(cè)法中的關(guān)鍵步驟。首先需要建立合理的交通分配模型,根據(jù)實(shí)際交通網(wǎng)絡(luò)特征選擇適當(dāng)?shù)姆峙淠Ｐ汀Ｈ缓罄米钚〕杀玖髂Ｐ陀?jì)算出最優(yōu)路徑,最后采用平衡算法進(jìn)行最終分配,確保系統(tǒng)最優(yōu)且用戶均衡。分配模型概述交通需求分配模型交通需求分配模型描述了旅客或貨物在交通網(wǎng)絡(luò)中的流向和流量分布。它是交通需求預(yù)測(cè)的關(guān)鍵步驟。模型目標(biāo)交通分配模型旨在預(yù)測(cè)人們?cè)诮o定的交通網(wǎng)絡(luò)和出行條件下的出行選擇。應(yīng)用場(chǎng)景交通分配模型廣泛應(yīng)用于交通規(guī)劃、交通治理、投資決策等方面,為交通系統(tǒng)的優(yōu)化提供依據(jù)。模型類型交通分配模型主要包括最大流模型、最小成本流模型和期望效用模型等。交通分配模型分類基于網(wǎng)絡(luò)理論的模型包括最大流模型、最小成本流模型等,著眼于網(wǎng)絡(luò)中的流量分配。基于決策理論的模型如期望效用模型、Logit模型等,反映出行者的出行選擇行為?；趦?yōu)化理論的模型如系統(tǒng)最優(yōu)分配、用戶均衡分配等,追求整體交通系統(tǒng)的最優(yōu)性。最大流模型目標(biāo)函數(shù)最大流模型旨在找到從源點(diǎn)到匯點(diǎn)的最大流量，即在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)淖畲罅髁俊＜s束條件每條邊的流量不能超過其容量限制，以及流量守恒定律。算法求解常用算法包括Ford-Fulkerson算法和Edmonds-Karp算法，可以高效求解最大流。最小成本流模型1流量分配目標(biāo)該模型的目標(biāo)是在滿足交通需求的前提下,使總交通成本最小化。2數(shù)學(xué)表達(dá)通過構(gòu)建線性規(guī)劃模型,得出最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)流量分配方案。3應(yīng)用場(chǎng)景在資源有限、需要控制成本的情況下,最小成本流模型非常適用。4優(yōu)缺點(diǎn)該模型可以得到全局最優(yōu)解,但忽略了用戶行為偏好。期望效用模型期望效用理論期望效用模型基于經(jīng)濟(jì)學(xué)中的期望效用理論,旨在預(yù)測(cè)決策者在不確定情況下的選擇行為。該模型考慮了決策者的偏好和風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度,并試圖最大化其預(yù)期收益。效用函數(shù)通過構(gòu)建效用函數(shù),期望效用模型可以量化決策者對(duì)不同結(jié)果的偏好。效用函數(shù)反映了決策者對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的態(tài)度,如風(fēng)險(xiǎn)厭惡、風(fēng)險(xiǎn)中性或風(fēng)險(xiǎn)偏好。交通出行選擇在交通規(guī)劃中,期望效用模型可以用于預(yù)測(cè)旅客對(duì)不同交通方式的選擇行為,作為分配模型的基礎(chǔ)。它有助于分析影響交通需求的各種因素。Logit模型模型簡(jiǎn)介L(zhǎng)ogit模型是一種基于離散選擇理論的交通需求分配模型。它通過概率分布描述路徑選擇行為,能較好地反映出行者的偏好和決策過程。應(yīng)用優(yōu)勢(shì)Logit模型可以考慮出行者的感知成本、收益最大化等因素,提高了預(yù)測(cè)精度。同時(shí)它也適用于復(fù)雜路網(wǎng)和多模式分配問題。第三步:選擇1可及性考慮交通方式的便捷性和可達(dá)性2時(shí)間評(píng)估出行所需的時(shí)間并進(jìn)行比較3成本衡量不同出行方式的費(fèi)用開支4舒適性考慮出行過程的舒適度和體驗(yàn)在分配的基礎(chǔ)上,旅客會(huì)根據(jù)可及性、時(shí)間、成本和舒適性等因素進(jìn)行出行方式的選擇。這個(gè)選擇過程需要權(quán)衡各種因素,找到最合適的出行方案。第四步:分配1基于選擇根據(jù)旅客的出行選擇模型，預(yù)測(cè)其在各條線路上的選擇概率。2加載需求將預(yù)測(cè)的出行需求加載到交通網(wǎng)絡(luò)中的各條線路上。3實(shí)現(xiàn)均衡通過迭代計(jì)算使網(wǎng)絡(luò)上的供給和需求達(dá)到平衡。交通出行分配是交通需求預(yù)測(cè)過程的最后一步。首先根據(jù)旅客的出行選擇模型預(yù)測(cè)其在各條線路上的選擇概率，然后將預(yù)測(cè)的出行需求加載到交通網(wǎng)絡(luò)中。最后通過迭代計(jì)算使網(wǎng)絡(luò)上的供給和需求達(dá)到平衡，從而確定各線路的最終分配結(jié)果。平衡分配原理1最大化整體效用平衡分配的目標(biāo)是最大化整個(gè)交通系統(tǒng)的總效用,而不是單個(gè)用戶的效用。2權(quán)衡時(shí)間和成本平衡分配需要權(quán)衡不同用戶對(duì)時(shí)間和成本的偏好,以實(shí)現(xiàn)整體最優(yōu)。3動(dòng)態(tài)調(diào)整響應(yīng)需求平衡分配應(yīng)根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀況和用戶需求動(dòng)態(tài)調(diào)整,以保持整體效率。4追求用戶均衡最終目標(biāo)是達(dá)到用戶均衡,即每個(gè)用戶的效用都無(wú)法再提高。分配方法最大流模型在交通網(wǎng)絡(luò)中找到最大流量,以確定各條路徑的流量分配。這種方法計(jì)算簡(jiǎn)單,但忽略了行程時(shí)間等重要因素。最小成本流模型在給定需求量的情況下,尋找實(shí)現(xiàn)需求的最小總成本路徑。能夠更好地平衡各因素,常用于相對(duì)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)。期望效用模型基于駕駛員的感知和選擇,預(yù)測(cè)不同路徑的分配概率。能反映駕駛員的心理因素,但參數(shù)標(biāo)定較為復(fù)雜。Logit模型建立在離散選擇理論基礎(chǔ)上,通過設(shè)置替代選擇集合來(lái)預(yù)測(cè)駕駛員的路徑選擇概率。廣泛應(yīng)用于交通網(wǎng)絡(luò)分析。平衡算法迭代計(jì)算平衡算法通過不斷迭代計(jì)算來(lái)尋找交通流的平衡狀態(tài)。目標(biāo)優(yōu)化算法會(huì)根據(jù)某個(gè)目標(biāo)函數(shù),如系統(tǒng)總成本最小化,來(lái)優(yōu)化交通流分配。收斂性算法需要有良好的收斂性,最終達(dá)到交通流的穩(wěn)定均衡狀態(tài)。用戶均衡算法旨在實(shí)現(xiàn)用戶在路徑選擇上達(dá)到均衡,不存在任何玩家能單方面改善自身狀況。系統(tǒng)最優(yōu)與用戶均衡系統(tǒng)最優(yōu)系統(tǒng)最優(yōu)是指整個(gè)交通系統(tǒng)的總體效用最大化,通常意味著車輛總行駛時(shí)間或總成本最小化。用戶均衡用戶均衡是指每個(gè)個(gè)體都選擇最有利于自己的路徑,不可能通過單方面改變自己的選擇來(lái)獲得更好的效用。二者關(guān)系系統(tǒng)最優(yōu)與用戶均衡通常不一致,后者只關(guān)注個(gè)人利益,前者則關(guān)注整體利益最大化。平衡兩者是交通規(guī)劃的重要目標(biāo)。案例分析通過實(shí)際案例分析,可以更清楚地理解交通分配的概念和應(yīng)用。我們將以一個(gè)典型的城市交通網(wǎng)絡(luò)為例,展示如何運(yùn)用不同的交通分配模型進(jìn)行分析。分析過程包括確定交通需求、建立網(wǎng)絡(luò)模型、選擇合適的分配算法,最終得出各路段的預(yù)測(cè)交通量。這樣可為城市交通規(guī)劃和管理提供重要依據(jù)。交通分配軟件交通分配模型實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的交通分配軟件可以實(shí)現(xiàn)多種分配模型,如最大流模型、最小成本流模型和Logit模型等,幫助交通規(guī)劃者進(jìn)行更精準(zhǔn)的分析。數(shù)據(jù)可視化展示軟件通常具備豐富的數(shù)據(jù)可視化功能,能夠清晰地展示交通流量、擁堵情況、時(shí)間損耗等關(guān)鍵指標(biāo),為決策提供依據(jù)。交通網(wǎng)絡(luò)仿真先進(jìn)的交通分配軟件還能構(gòu)建復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)模型,模擬實(shí)際交通情況,預(yù)測(cè)未來(lái)交通走勢(shì)。方案優(yōu)化與對(duì)比軟件可以快速評(píng)估各種交通改善方案,對(duì)比方案優(yōu)劣,為交通規(guī)劃提供決策支持。模型參數(shù)標(biāo)定數(shù)據(jù)收集針對(duì)不同模型,需要收集相關(guān)的交通和服務(wù)水平數(shù)據(jù),為模型參數(shù)標(biāo)定提供基礎(chǔ)。模型校準(zhǔn)通過調(diào)整模型參數(shù),使模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)盡可能吻合,提高模型精度。模型驗(yàn)證采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)集對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證,確保模型的預(yù)測(cè)能力和適用性。敏感性分析1參數(shù)影響分析檢查關(guān)鍵模型參數(shù)的變動(dòng)對(duì)模型輸出的影響,了解參數(shù)的敏感度。2需求彈性分析分析影響因素的變化對(duì)交通需求的影響程度,了解需求特性。3結(jié)果可靠性評(píng)估通過敏感性分析,評(píng)估模型預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性和穩(wěn)健性。結(jié)論與展望總結(jié)交通分配的核心要點(diǎn)交通分配是交通需求預(yù)測(cè)的關(guān)鍵一環(huán),關(guān)注出行者的路徑選擇行為。掌握分配模型的原理和算