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1、第四章道路交通网络分析概述大量工程实践表明，不仅象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到整个城市的道路交通系统。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，即从整个城市交通网络的角度分析交通规划、建设与管理方案的效果。这种交通网络分析的核心内容，是分析在特定的外这种交通网络分析的核心内容，是分析在特定的外部环境（道路基础设施、交通管理措施、交通控部环境（道路基础设施、交通管理措施、交通控制方案等）下，制方案等）下，道路交通流
2、的分布情况道路交通流的分布情况，这是进，这是进行道路交通基础设施的规划、建设与管理方案制行道路交通基础设施的规划、建设与管理方案制订的前提和基础。订的前提和基础。道路交通流分布是出行者对出道路交通流分布是出行者对出行路径选择的结果，出行者对出行路径选择的分行路径选择的结果，出行者对出行路径选择的分析主要是通过网络交通流交通分配来实现的。析主要是通过网络交通流交通分配来实现的。交通网络的计算机表示方法实际交通网络分析中的计算量很大，一般通过计算机实现。在处理交通网络时，首先必须把交通网络抽象化，即把交通网络抽象为点（交叉口）与边（路段）的集合，使计算机能够识别、存储与处理。交通网络的计算机表示方
3、法很多，常采用的有邻接矩阵、权矩阵、邻接目录表等方法。其中，采用邻接目录表最为有效。道路网络信息化处理n 道路路段可以抽象为七个等级：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区一般公路郊区高速公路nnnnnnn 交叉口可以抽象为六种类型：信号控制交叉口无控制交叉口环形交叉口立体交叉口交通渠化交叉口优先权交叉口在处理交通网络时，首先必须把交通网络抽象化，即把交通网络抽象为点（交叉口）与边（路段）的集合体。147369258抽象的网络图第一节交通网络表示方法j ji i1122334455667788991 12 23 34 45 56 67 78 89 90 01 10
4、 01 10 00 00 00 00 01 10 01 10 01 10 00 00 00 00 01 10 00 01 10 00 00 00 01 10 00 00 01 10 01 10 00 00 01 10 01 10 01 10 01 10 00 00 01 10 01 10 00 00 01 10 00 00 01 10 00 00 01 10 00 00 00 00 01 10 01 10 01 10 00 00 00 00 01 10 01 10 0邻接矩阵邻接矩阵表示点与点之间的一般邻接关系，它的元素l(i,j)0两点之间无边连接或i=jl(i,j)=1两点之间有边连接14
5、7369258抽象的网络图邻接矩阵j ji i1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 12 23 34 45 56 67 78 89 90 02 2 2 2 2 20 02 2 2 2 2 20 0 2 2 2 2 0 01 1 2 2 2 2 1 10 01 1 2 2 2 2 1 10 0 2 2 2 2 0 01 1 2 2 2 20 02 2 2 2 2 20 0权矩阵点与点之间的数量关系通过权矩阵（DD）来反应。权矩阵的元素d d（i i,j j）的确定：0i=j dij=i,j不相邻 ij i,j之间的实际阻抗（i与j相邻）147258369抽象的网络图距离权矩阵
6、t=t01+a(V/C)b（4-3）式中：t两交叉口之间的路段行驶时间（min）；t0交通量为 0 时，两交叉口之间的路段行驶时间（min）；V路段机动车交通量（辆/h）；C路段实用通行能力（辆/h）；a、b参数，建议取a=0.15,b=4。该模型只考虑了机动车交通负荷的影响，使用比较方便，在国内广泛使用于公路交通网络分析，但由于国内城市道路上，除了机动车的交通负荷外还有非机动车的交通负荷，因此不适用于城市交通网络分析。一、路段路阻函数（1 1）美国联邦公路局路阻函数模型车速U当交通负荷很小时，车流以道路允许的最大速度行驶，此时车速与交通负荷无关；交通负荷在超过某个值后，车速基本上与交通负荷（
7、V/C）呈线性相关关系，车速随着交通负荷的增加而线性下降；当交通负荷基本上接近饱和时，车速已经降至很低，车速与交通负荷（V/C）呈以横轴为渐进线的非线性关系。0.90Umax自由车流正常车流饱和车流Umin图4-4交通负荷V/C车流速度交通负荷关系模型012nn nnn0033、基本参数的确定零流路段行驶时间t0t0的确定：t0=LuL路段长度u0交通量为零时的行驶车速u0=r1 r2r3 v0r自行车影响折减系数r车道宽度影响系数，r3交叉口影响修正系数v路段设计车速1）路段设计车速v0的确定可根据城市道路交通规划设计规范确定2）自行车影响折减系数r1的确定（11）机非有分隔带（墩），r1=
8、1（22）机非无分隔带（墩），但自行车道负荷不饱和，r1=0.8（33）机非无分隔带（墩），但自行车道负荷超饱和2211Qbic自行车交通量，Qbic每米宽自行车道的实用通行能力，W非机动车道宽，W机动车道r1=0.8-(QbicQbic+0.5-W2)W1（-54+188W0/3-16W20/3）10-2W03.5m车道宽度影响系数r 22的确定r2=50(W0-1.5)W0 3.5m W0：机动车道宽度当车道宽度为标准宽度3.5m时，r22=100%，车道宽度与影响系数之间的变化关系表4-5所示。交叉口影响修正系数的确定：交叉口影响修正系数的确定：3 3交叉口影响修正系数，主要取决于交叉口
9、控制方式及交叉口交叉口影响修正系数，主要取决于交叉口控制方式及交叉口间距。根据已有的研究成果，交叉口间距从间距。根据已有的研究成果，交叉口间距从200m200m增大到增大到800m800m时，车速及通行能力可以提高时，车速及通行能力可以提高80%80%左右，并基本上左右，并基本上呈线性关系。交叉口对路段车速及通行能力的影响修正系呈线性关系。交叉口对路段车速及通行能力的影响修正系数可采用下式计算：数可采用下式计算：S S0 0 （l200ml200m）3=3=S S0 0(0.0013l+0.73)(l(0.0013l+0.73)(l200m)200m)l:l:交叉口间距交叉口间距 S0 S0：
10、交叉口有效通行时间比，视路段起点交叉口控制方式交叉口有效通行时间比，视路段起点交叉口控制方式而定，在信号交叉口即为绿信比。而定，在信号交叉口即为绿信比。若计算得出若计算得出3 3 1 1，则取，则取3 3=1=1。2(1-lx)2Q(1-x)进口道延误d(i,j)的确定当进口饱和度较小时，各进口上每辆车的平均延误可根据修正的韦伯斯特公式计算：22、其它交叉口延误计算无控、环交、立交三类交叉口的延误，应根据交通量的大小与信号交叉口延误对比分析，以增加各类交叉口延误的可比性。+x2T(1-l)2d(i,j)=0.9交通阻抗分析-2交叉口延误预测延误交通负荷 交通分配交通分配分类标准：分类标准：Wa
11、rdropWardrop第一原理指出第一原理指出：网络上的交通以这样一种方式分布，网络上的交通以这样一种方式分布，就是所有使用的路线都比没有使用的路线的费用小。就是所有使用的路线都比没有使用的路线的费用小。WardropWardrop第二原理认为第二原理认为：车辆在网络上的分布使网络上所车辆在网络上的分布使网络上所有车辆的总出行时间最少。有车辆的总出行时间最少。第一原理（用户最优或平衡）准则第一原理（用户最优或平衡）准则在道路网的利用者都知道网络的状态，并试图选择最短路在道路网的利用者都知道网络的状态，并试图选择最短路径时，网络会达到平衡状态，在考虑拥挤对行走时间影响径时，网络会达到平衡状态，
12、在考虑拥挤对行走时间影响的网络中，当网络达到平衡时，每组的网络中，当网络达到平衡时，每组ODOD的各条被利用的的各条被利用的路径具有相等且最小的出行时间，没有被利用的路径的出路径具有相等且最小的出行时间，没有被利用的路径的出行时间大于或等于最小出行时间行时间大于或等于最小出行时间前提：准确完备的信息，理智的选择行为 平平衡衡模模型型的的发发展展已已有有几几十十年年的的历历史史，尽尽管管平平衡衡型型交交通通分分配配方方法法种种类类繁繁多多，但但绝绝大大部部分分平平衡衡分分配配模模型型都都可可归归结结为为一一个个维维数数很很大大的的凸凸规规划划问问题题或或非非线线性性规规划划问问题题。在在理理论论
13、上上，这这类类模模型型结结构构严严谨谨、思思路路明明确确，比比较较适适合合于于宏宏观观研研究究。但但由由于于维维数数大大、约约束束条条件件多多，这这类类模模型型的的求求解解比比较较困困难难。尽尽管管人人们们提提出出了了一一些些近近似似方方法法，但但计计算算仍仍很很复复杂杂，在在实实际际工工程程中中难难以以应应用用。相相比比之之下下，非非平平衡衡模模型型具具有有结结构构简简单单、概概念念明明确确、计计算算简简便便等等特特点点，因因而而在在工工程程实实践践中中得得到到了了广广泛泛应应用用，效效果果良良好好。非非平平衡衡模模型型根根据据其其分分配配手手段段可可分分为为无无迭迭代代（静静态态）与与有有
14、迭迭代代（动动态态）两两类类；根根据据其其分分配配形形态态可可分分为为单单路路径径与与多多路路径径两两类类。表表4-64-6为为非非平平衡衡模模型型的的具具体分类形式。体分类形式。4-6算法思想：将OD交通量q加载到路网的最短径路上，从而得到路网中各路段流量的过程。计算步骤：步骤0 初始化，使路网中所有路段的流量为0，并求出各路段自由流状态时的阻抗。步骤1 计算路网中每个出发地O到每个目的地D的最短径路。步骤2 将O、D间的OD交通量全部分配到相应的最短径路上。二、增量分配法Incremental Assignment Method，简称IA分配法近似平衡分配方法首先需先将OD表分解成N个分表
15、(N个分层)，然后分N次使用全有全无分配法，每次分配一个OD分表，并且每分配一次，路阻就根据路阻函数修正一次，直到把N个OD分表全部分配到路网上。1、容量限制增量分配算法思想：将OD交通量分成若干份（等分或不等分）；依次将每一份OD交通量分配到网络中；每次分配一份OD交通量到相应的最短径路上；每次均计算、更新各路段的行驶时间，然后按更新后的行驶时间重新计算最短径路；下一循环中按更新后的最短径路分配下一份OD交通量。计算步骤：步骤0 初始化。以适当的形式分割OD交通量，即令n=1。步骤1 计算、更新路段费用(行驶时间)。步骤2 用全有全无分配法将第n个分割OD交通量分配到最短径路上。步 骤 3
16、如 果 n=N，则 结 束 计 算。反 之，令n=n+1返回步骤1。这里，N为分割次数；n为循环次数。分配次数K与每次的OD量分配率（%）K分配次序12110060234678910403450403030202010 51030202520201510151055555交通质量服务水平n交通负荷度：V/CnnnA级：V/C小于0.4，畅行车流nB级：V/C=0.40.6，稳定车流（延误小）nC级：V/C=0.60.75，稳定车流（延误大）nD级：V/C=0.750.9，接近不稳定车流nE级：V/C=0.91.0，nF级：V/C大于1.0，不稳定车流强制车流.交通拥挤度：L(V服务水平：LC 10)