第4章 道路交通网络分析

无锡市道路交通网络
道路网络计算机处理
无锡市道路交通网络
镇江市交通管理 方案模拟分析
交通阻抗分析方法
n
道路交通阻抗函数（简称路阻函数）是 指路段行驶时间（交叉口延误）与路段 （交叉口）交通负荷之间的函数关系， 它是交通网络分析的基础。
路段路阻函数
（ 1）美国联邦公路局路阻函数模型
t = t 1 + a ( V / C ) b ] 0 [
1 4 7
2 5 8
抽象的网络图
3 6 9
j I
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1
0 1 0 1 0 0 0 0 0
2
1 0 1 0 1 0 0 0 0
3
0 1 0 0 1 0 0 0 0
4
1 0 0 0 1 0 1 0 0
3 ∞ 2 0 ∞ ∞ 2 ∞ ∞ ∞
4 2 ∞ ∞ 0 1 ∞ 2 ∞ ∞
5 ∞ 2 ∞ 1 0 1 ∞ 2 ∞
6 ∞ ∞ 2 ∞ 1 0 ∞ ∞ 2
7 ∞ ∞ ∞ 2 ∞ ∞ 0 1 ∞
8 ∞ ∞ ∞ ∞ 2 ∞ 2 0 2
9 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 2 ∞ 2 0
C = 1500 × r × r × r
1 1 2 3
路段通行能力提高值与交叉口间距基本上 呈线性关系。
m ìC — — — — — — — s £ 200 r = í . 0013 s + 0 . 73 ) — — s > 200 m îC (0
0 3 0
车道宽度影响系数r 的确定 2
) — — — — — —W . 5 . 5 m ì50 × (W 0 - 1 0 £ 3 r2 = í 2 - 16 W . 5 m 0 3 0 3 — —W 0 > 3 î- 54 + 188 × W
机动车道路段通行能力C 的确定 1 C 是通过对理论通行能力进行修 1 正而得，修正包括： 自行车影响折减 系数(r ) 、车道宽度影响折减系数 ) 1 (r ) 、、交叉口影响折减系数(r ) 等。 ) ) 2 3
路段设计车速v 的确定 0 可根据《城市道路交通规划设计规范》确定 自行车影响折减系数r 的确定 1 （1 ）机非有分隔带（墩）， r 1 1 =1 （2 ）机非无分隔带（墩）， 但自行车道负荷不饱 2 和， r 1 =0.8 （3 ）机非无分隔带（墩）， 但自行车道负荷超饱 3 和，
6 9
抽象的网络图
距离权矩阵
四、邻接目录法
该方法采用两组数组表示网络的邻接关系，一组为一 维数组R(i) ，表示与i 节点相连接 的边的条数，另一组 R(i) i 为二维数组V(i,j) ，表示与i 节点相邻接的第j 个节点的 V(i,j) i j 节点号。
1 4 7
2 5 8
0
0
n n
L —— 路段长度 L —— u —— 交通量为零时的行驶车速 0 —— 0
u0 = r 1 × r 2 × v 0
n n n
r —— 自行车影响折减系数 1 —— 1 r —— 车道宽度影响系数 2 —— 2 v —— 路段设计车速 0 —— 0
抽象的网络图
3 6 9
节点i 1 2 3 4 5 6 7 8 9
R（i） 2 3 2 3 4 3 2 3 2
V（i，j） 2，4 1，3，5 2，6 1，5，7 2，4，6，8 3，5，9 4，8 5，7，9 6，8
邻接目录表
道路网络计算机处理
2 、其它交叉口延误计算 2 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。
交通阻抗分析-2
交叉口延误预测
延误
交通负荷
三、出行路权的分析
城市道路网规划： 出行路权为所有路段的行驶时间及所 有交叉口的延误之和。 公路网规划： 可不考虑交叉口延误的影响，出行路 权为路段行驶时间。
r 8 - (Q . 5 - W 1 = 0. bic [Q bic ] + 0 2 ) W 1
Q —— 自行车交通量，[ Q ] 每米宽自行车道的实用通 [ ] bic —— bic bic 行能力，W —— 非机动车道宽，W —— 机动车道 2 —— 1 —— 2 1
n
Wardrop第一原理指出：网络上的交通 以这样一种方式分布，就是使所有使用 的路线都比没有使用的路线费用小。 Wardrop第二原理认为，车辆在网络上 的分布，使得网络上所有车辆的总出行 时间最小。
用户平衡分配模型
n
n
满足Wardrop第一原理的交通分配模型称为 用户平衡模型 Beckmannde用户平衡分配模型的基本思想 是：在交通网络达到平衡时，所有被利用的路 径具有相等而且最小的阻抗，未被利用的路径 与其具有相等或更大的阻抗。其模型的核心是 交通网络中的用户都试图选择最短路径，而最 终使被选择的路径的阻抗最小且相等。
（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。
V1 、V2 分别为机动车、非机动车路段交通 V1 V2 量。
n
C1 、C2 分别为机动车、非机动车路段实用通 C1 C2 行能力。
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（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
交通网络交通分配的原理
模拟行驶路线选择
交通需求量
交通网络
网络交通量
平衡分配方法
n n
国际上通常将交通分配方法分为平衡模型与非 平衡模型两大类。 如果交通分配模型满足Wardrop第一、第二 原理，则该模型为平衡模型，而且，满足第一 原理的称为用户平衡分配模型（User­ Optimized Equilibrium），满足第二原理的 称为系统最优分配模型（Syetem­Optimized Equilibrium）。如果交通分配模型不使用 Wardrop原理，而是采用了模拟方法，则该 模型为非平衡模型。
2 、回归路阻模型 2 针对我国的交通实际情况，建立以下回归关系 模型作为城市道路的路阻函数。
t = t + k V V 0 1 1 ( 1 C 1 ) + k 2 (
]
或t = t 1 + k V V 0 [ 1 ( 1 C 1 ) + k 2 ( 2 C 2 )]
第四章 道路交通网络分析
概述
n
n
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，是分析在特定的外部环境 （道路基础设施、交通管理措施、交通控制方案等）下， 道路交通流的分布情况，这是进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。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 的分析主要是通过网络交通流交通分配来实现的。
ì0 — — — — i = j ï d (i , j ) = í¥ — — — —两节点之间无边连接 ï给定权 — —两节点之间有边连接 î
1 4 7
2 5 8
3
i 1 2 3 4 5 6 7 8 9
j
1 0 2 ∞ 2 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
2 2 0 2 ∞ 2 ∞ ∞ ∞ ∞
5
0 1 0 1 0 1 0 1 0
6
0 0 1 0 1 0 0 0 1
7
0 0 0 1 0 0 0 1 0
8
0 0 0 0 1 0 1 0 1
9
0 0 0 0 0 1 0 1 0
邻接矩阵
权矩阵
点与点之间的数量关系通过权矩阵（D ）来反 D 应。权矩阵的元素d （i ，j ）的就确定： d i j
最佳周期即为延误最小时的信号周期长度。 1 . 5 L + 5 T 0 = 1 - Y
进口道通行能力S 的确定 S
一个进口车道的理论通行能力为：
S 0 = 3600 b
β—— 饱和车流车头时距 ——
进口车道实用通行能力：
S = S 0 × n × r 1 × r 2 n —— 进口车道数， n —— r1 —— 自行车影响折减系数 r1 —— r2 —— 车道宽度影响系数 r2 ——
n
n
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。
n
网络交通流交通分配是交通规划的一个 重要环节。所谓交通分配就是把各种出 行方式的空间OD量分配到具体的交通网 络上，模拟出行者对出行路径的选择， 通过交通分配所得的路段、交叉口交通 量资料是制订交通规划、建设与管理方 案以及检验道路规划网络、管理方案是 否合理的主要依据之一。