运输组织学7.ppt

版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院第七章 交通线网运输组织第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述第二节第二节 交通运输流微观分析技术交通运输流微观分析技术 第三节第三节 交通运输流组织原理交通运输流组织原理第四节第四节 弱可控的交通运输流组织弱可控的交通运输流组织 第五节第五节 强可控的交通运输流组织强可控的交通运输流组织 版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述 一、交通运输流概述一、交通运输流概述 二、交通运输流要素间的关系二、交通运输流要素间的关系 三、交通运输流理论模型简介三、交通运输流理论模型简介 四、交通运输流分布原理四、交通运输流分布原理版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院一、交通运输流的概念一、交通运输流的概念 在公路、铁路、航空及水运各种交通方式中连在公路、铁路、航空及水运各种交通方式中连续运行的交通工具，往往表现出某些类似流体续运行的交通工具，往往表现出某些类似流体的特征，称为交通运输流。的特征，称为交通运输流。交通运输流理论在早期的框架中，借鉴了流体交通运输流理论在早期的框架中，借鉴了流体理论的某些思路，主要是试图描述不同交通工理论的某些思路，主要是试图描述不同交通工具、运营控制环境（如交通运输系统、控制设具、运营控制环境（如交通运输系统、控制设备、标志、信号等）及管理者的量化联系。备、标志、信号等）及管理者的量化联系。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院v由于不同交通方式自身的差异，道路中大量行驶由于不同交通方式自身的差异，道路中大量行驶的车辆相对于铁路列车、航空飞机以及水运船舶的车辆相对于铁路列车、航空飞机以及水运船舶而言，通常并不以独立交通工具作为系统的研究而言，通常并不以独立交通工具作为系统的研究对象，更多表现出一种统计的特性，在行为表现对象，更多表现出一种统计的特性，在行为表现中，具有较强连续性特征。中，具有较强连续性特征。v相对而言，强调个体的铁路列车、航空飞机以及相对而言，强调个体的铁路列车、航空飞机以及水运船舶的离散性特征比较明显，但是应该注意水运船舶的离散性特征比较明显，但是应该注意交通运输流的连续与离散性特征实质仅仅是一个交通运输流的连续与离散性特征实质仅仅是一个相对的概念，为简单区别起见，本章提到的交通相对的概念，为简单区别起见，本章提到的交通流主要指连续化特征比较明显的道路车辆交通流，流主要指连续化特征比较明显的道路车辆交通流，用运输流特指具有离散化特征的铁路、飞机和轮用运输流特指具有离散化特征的铁路、飞机和轮船流。船流。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院 交通运输流的要素一般包括流量、流向、流交通运输流的要素一般包括流量、流向、流程、流时、流距等，当然对于不同的交通方式，程、流时、流距等，当然对于不同的交通方式，交通运输流要素也具有其独特的内涵，如道路交通运输流要素也具有其独特的内涵，如道路交通流的特性参数包括：流率、速度和集中度，交通流的特性参数包括：流率、速度和集中度，且均为统计分布值，这些特征参数一般也可以且均为统计分布值，这些特征参数一般也可以借鉴到其它交通方式，下面以道路系统为例对借鉴到其它交通方式，下面以道路系统为例对此做一说明：此做一说明：第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院交通运输流的要素交通运输流的要素交通运输流的要素交通运输流的要素1、流率（单位时间通过的车辆数）、流率（单位时间通过的车辆数）流率可以由点测量直接获得流率可以由点测量直接获得 流率流率 q=N/T第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述 流率一般可表示为每小时通过的车辆数，流率一般可表示为每小时通过的车辆数，流率一般可表示为每小时通过的车辆数，流率一般可表示为每小时通过的车辆数，19851985年年年年美国高速能力手册（美国高速能力手册（美国高速能力手册（美国高速能力手册（HCM1985HCM1985）建议使用）建议使用）建议使用）建议使用1515分钟分钟分钟分钟测定时间，有时测定时间，有时测定时间，有时测定时间，有时5 5分钟或者分钟或者分钟或者分钟或者1 1分钟的数据也被采用。分钟的数据也被采用。分钟的数据也被采用。分钟的数据也被采用。版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院2、速度（单位时间走行距离）、速度（单位时间走行距离）每一车辆的瞬时速度可表示为：每一车辆的瞬时速度可表示为：第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述雷达或微波测速装置可以提供车辆瞬时速度的测雷达或微波测速装置可以提供车辆瞬时速度的测量结果，但是象诸如感应线圈提供的是车辆通过量结果，但是象诸如感应线圈提供的是车辆通过短的检测距离如短的检测距离如6m的时间，由此获得的速度仅仅的时间，由此获得的速度仅仅是瞬时速度的一种近似。是瞬时速度的一种近似。版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院 除了瞬时速度，还有不少办法可以确定车辆的平除了瞬时速度，还有不少办法可以确定车辆的平均速度，比如算术平均值法。均速度，比如算术平均值法。其中其中 ，是车辆通过距离，是车辆通过距离D的时间。的时间。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院3、密集度（、密集度（Concentration）v 密集度包括占用率和密度。密集度包括占用率和密度。vv密度密度密度密度指单位距离的车辆数，是空间集中度的量度指单位距离的车辆数，是空间集中度的量度vv占有率占有率占有率占有率一般指道路上某个地点有车辆占用时间占一般指道路上某个地点有车辆占用时间占全部时间的百分比例，是相同车辆流在时间集中全部时间的百分比例，是相同车辆流在时间集中度的测量。度的测量。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院值得指出的是，交通流测量方法对改进上述交通值得指出的是，交通流测量方法对改进上述交通要素模型精度有很大的影响，交通流测量方法包要素模型精度有很大的影响，交通流测量方法包括点测量、短距离测量（一般不超过括点测量、短距离测量（一般不超过10米）、全米）、全路段测量（至少路段测量（至少0.5公里）、在交通流中移动观公里）、在交通流中移动观察测量、利用察测量、利用ITS技术同时获取大量车辆数样本技术同时获取大量车辆数样本测量等。测量等。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院二、交通运输流要素间的关系二、交通运输流要素间的关系二、交通运输流要素间的关系二、交通运输流要素间的关系研究前提：要注意用于获取数据的测量方法研究前提：要注意用于获取数据的测量方法和获得测量数据的位置对交通流各要素的可和获得测量数据的位置对交通流各要素的可能影响能影响下面以道路交通流为例，对交通运输流要素下面以道路交通流为例，对交通运输流要素间的关系做一说明。间的关系做一说明。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院1、速度、速度-流量图流量图 速度速度-流量关系是双变量的关系，这一领域开流量关系是双变量的关系，这一领域开创性的工作属于创性的工作属于Greenshields1935年的一篇论年的一篇论文，文中他在线性速度文，文中他在线性速度-密度关系和方程密度关系和方程“流流量量=速度速度密度密度”的基础上，推导出抛物线方程的基础上，推导出抛物线方程第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述式中式中:是自由流速，是自由流速，是拥挤密度是拥挤密度方程所基于的曲线和数据方程所基于的曲线和数据版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院注明：注明：q测量时间为测量时间为1934年劳动节，测量地点为双向双车年劳动节，测量地点为双向双车道道路上一个方向。道道路上一个方向。q图中数字为被观测车组（图中数字为被观测车组（100辆车为一组）的数辆车为一组）的数量，曲线表示数量量，曲线表示数量-流量关系。流量关系。q车组不是独立进行观察的。在计算道路上的车辆车组不是独立进行观察的。在计算道路上的车辆数时，每隔数时，每隔10辆车开始新的一组（每组辆车开始新的一组（每组100辆），辆），因此相邻两组之间有因此相邻两组之间有90%的重叠。的重叠。q在在200车车/小时的流量范围内数据被分组，各组的小时的流量范围内数据被分组，各组的平均值都是事先制定好的。所观测的平均值都是事先制定好的。所观测的100个车组个车组中的中的51组（有重叠）的那个拥挤的点，是在不同组（有重叠）的那个拥挤的点，是在不同横断面和不同铺筑材料的道路上，不同的一天收横断面和不同铺筑材料的道路上，不同的一天收集的。集的。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院Greenshields模型存在的问题模型存在的问题首先，首先，Greenshields并非利用高速公路的数据并非利用高速公路的数据进行研究，然而后来不少研究者却直接将其进行研究，然而后来不少研究者却直接将其结论应用于高速公路。结论应用于高速公路。其次，其进行数据分析的方法，即采用重叠其次，其进行数据分析的方法，即采用重叠的车组和预先确定适合曲线的平均值的方法，的车组和预先确定适合曲线的平均值的方法，经研究表明是不合理的。经研究表明是不合理的。第三，该模型所作的交通调查是在假期进行第三，该模型所作的交通调查是在假期进行的，不具备广泛的代表性。的，不具备广泛的代表性。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述 美国美国1994年道路通过能力手册（年道路通过能力手册（HCM1994）给出的速度给出的速度-流量曲线图流量曲线图版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院 图中曲线当流量增加时，速度仍然保持平直，图中曲线当流量增加时，速度仍然保持平直，达到通过能力值的达到通过能力值的1/2到到2/3之间的某一点时，之间的某一点时，速度在这些点上稍微有一些减小。该曲线没速度在这些点上稍微有一些减小。该曲线没有提出任何理论方程，而是阐述了普遍性的有提出任何理论方程，而是阐述了普遍性的经验结果，很多的新数据研究结果验证了其经验结果，很多的新数据研究结果验证了其具有合理性。具有合理性。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院2、速度、速度-密度模型密度模型（1）Greenshieldsde模型（模型（1935年）年）（2）Greenberg模型（模型（1959）（3）Edie模型模型 第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院3、流量、流量-密度模型密度模型（1）抛物线型的流量）抛物线型的流量-密度模型密度模型（2）流量）流量-占有率曲线占有率曲线第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院4、三维模型、三维模型（1）交通流的三维模型：以坐标代表交通流的）交通流的三维模型：以坐标代表交通流的三个参数，其关系可视为三维空间的一条空三个参数，其关系可视为三维空间的一条空间曲线。为研究方便，通常以其二维正交投间曲线。为研究方便，通常以其二维正交投影来表示两两之间的关系。影来表示两两之间的关系。（2）基于突变理论的三维图）基于突变理论的三维图第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院三、交通运输流理论模型简介三、交通运输流理论模型简介三、交通运输流理论模型简介三、交通运输流理论模型简介q交通运输流包括连续化特征比较明显的道路车交通运输流包括连续化特征比较明显的道路车辆交通流和离散化特征比较明显的铁路、飞机辆交通流和离散化特征比较明显的铁路、飞机和轮船流。和轮船流。q最早的道路交通流研究起于最早的道路交通流研究起于20世纪世纪30年代，以年代，以Adams等为代表将概率论引入道路交通研究中，等为代表将概率论引入道路交通研究中，二战后，特别是二战后，特别是20世纪世纪50年代后，车辆跟驰理年代后，车辆跟驰理论（论（car following），），波动理论波动理论(traffic wave theory)及排队论及排队论(queuing theory)相继出现，相继出现，使道路交通流理论逐步完善起来。使道路交通流理论逐步完善起来。q其它交通方式交通运输流理论的发展历程与道其它交通方式交通运输流理论的发展历程与道路系统类似，但比较而言，道路系统交通流理路系统类似，但比较而言，道路系统交通流理论已初步形成较为完备的体系。论已初步形成较为完备的体系。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院道路交通流理论道路交通流理论道路交通流理论道路交通流理论1、描述交通流变量即速度、流量和集中度、描述交通流变量即速度、流量和集中度（concentration）间关系的数学模型）间关系的数学模型这些模型一般涉及无干扰的交通流，比如高这些模型一般涉及无干扰的交通流，比如高速或高等级公路交通流问题，重点在于测量速或高等级公路交通流问题，重点在于测量能力与交通流理论间的联系。能力与交通流理论间的联系。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院2、对车辆、对车辆-人人-机系统中人的因素研究机系统中人的因素研究（1）观察反应时间，控制运动时间，对交通）观察反应时间，控制运动时间，对交通控制设备的反应、对交通控制设备、其它车辆控制设备的反应、对交通控制设备、其它车辆运行、道路交通事故的反应、不同年龄类别人运行、道路交通事故的反应、不同年龄类别人群驾驶行为差异等；群驾驶行为差异等；（2）控制行为，包括加速、制动、速度控制的）控制行为，包括加速、制动、速度控制的描述，以及开环、闭环车辆控制系统中对车道描述，以及开环、闭环车辆控制系统中对车道保持、车辆跟驰、超车、保持车距、车道关闭保持、车辆跟驰、超车、保持车距、车道关闭和信号距离的行为描述，其中车辆跟驰模型建和信号距离的行为描述，其中车辆跟驰模型建立了个体车辆的微观行为和单车道交通流量的立了个体车辆的微观行为和单车道交通流量的宏观特征间对应流量稳定特性间的联系。宏观特征间对应流量稳定特性间的联系。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院3 3、连续流模型、连续流模型用流体行为来描述交通现象，车辆跟驰模型认识用流体行为来描述交通现象，车辆跟驰模型认识到交通是由独立车辆微观行为，及其相互作用形到交通是由独立车辆微观行为，及其相互作用形成的，而连续流模型更多关注的是车辆整体的统成的，而连续流模型更多关注的是车辆整体的统计行为特征，一般基于两个基本的假定：计行为特征，一般基于两个基本的假定：（1 1）交通流是守恒的，这导致流量守恒方程）交通流是守恒的，这导致流量守恒方程 （2 2）速度与密度或流量与密度间是一一对应关系）速度与密度或流量与密度间是一一对应关系 第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院4、宏观流模型、宏观流模型 从宏观角度研究路网交通，考虑地变量包括交从宏观角度研究路网交通，考虑地变量包括交通强度（单位面积行驶距离）、道路密度（城通强度（单位面积行驶距离）、道路密度（城市单位面积中道路的长度或面积）和权重空间市单位面积中道路的长度或面积）和权重空间平均速度。宏观流模型使交通流理论可以从系平均速度。宏观流模型使交通流理论可以从系统控制策略的高度对道路网的进行评测，有助统控制策略的高度对道路网的进行评测，有助于对路网系统的规划与管理，网络行为模型也于对路网系统的规划与管理，网络行为模型也可以用于比较不同区域的交通条件以合理分配可以用于比较不同区域的交通条件以合理分配运输系统资源。运输系统资源。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院5、交通影响模型、交通影响模型 包括交通安全、燃料消耗模型和空气质量模型等。包括交通安全、燃料消耗模型和空气质量模型等。6、无信号的交叉口交通流理论、无信号的交叉口交通流理论 由司机自己决定何时通过交叉口安全，并在冲突由司机自己决定何时通过交叉口安全，并在冲突的交通中保持必要的安全间隔，这种驾驶员行为的交通中保持必要的安全间隔，这种驾驶员行为的模型称为的模型称为“可接受间隔理论可接受间隔理论gap acceptance”，并导致车辆间距的变动，另外该类模型也涉及两并导致车辆间距的变动，另外该类模型也涉及两种及其以上交通流的冲突条件下，运用排队论计种及其以上交通流的冲突条件下，运用排队论计算能力和交通运营效果的方法。算能力和交通运营效果的方法。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院7、有信号的交叉口交通流理论、有信号的交叉口交通流理论 交通流的统计理论将用于评估独立的交叉口的交通流的统计理论将用于评估独立的交叉口的延误和排队包括交通信号的影响问题，包括对延误和排队包括交通信号的影响问题，包括对交通信号所在区域的交通汇聚、分离和协调的交通信号所在区域的交通汇聚、分离和协调的讨论，其中预置和时变的信号控制理论也包含讨论，其中预置和时变的信号控制理论也包含其中，进一步涉及到基于稳定状态排队论的延其中，进一步涉及到基于稳定状态排队论的延误模型，以及自适应信号控制和优化信号控制误模型，以及自适应信号控制和优化信号控制理论的交通流模型。理论的交通流模型。8、交通分配模型、交通分配模型研究交通流分布、分配的基本原理及交通流管研究交通流分布、分配的基本原理及交通流管理问题。理问题。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院其它交通方式，根据自身离散性的特点，也进其它交通方式，根据自身离散性的特点，也进一步丰富发展交通运输流理论，比如铁路列车一步丰富发展交通运输流理论，比如铁路列车的区间、车站追踪间隔模型及理论，就是这类的区间、车站追踪间隔模型及理论，就是这类离散化运输流理论的重要代表。离散化运输流理论的重要代表。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院四、交通运输流分布原理四、交通运输流分布原理四、交通运输流分布原理四、交通运输流分布原理交通运输流在由起点到终点的运输过程中，可交通运输流在由起点到终点的运输过程中，可能存在若干的可能选择路径，交通运输流分布能存在若干的可能选择路径，交通运输流分布就是依据某些原则或原理把交通流分配到运输就是依据某些原则或原理把交通流分配到运输网络的具体路线上，从而量化考察交通供给与网络的具体路线上，从而量化考察交通供给与交通需求之间的相互关系。常用的方法包括最交通需求之间的相互关系。常用的方法包括最短路交通分配法、容量限制增量加载分配法、短路交通分配法、容量限制增量加载分配法、多路径概率分配法以及容量限制多路径概率多路径概率分配法以及容量限制多路径概率组合分配法等。组合分配法等。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院鉴于交通运输流的不同特性，交通运输流具有鉴于交通运输流的不同特性，交通运输流具有强可控的组织流与弱可控的自主流之分。强可控的组织流与弱可控的自主流之分。q对于组织严密的运输系统，如国家铁路、航空对于组织严密的运输系统，如国家铁路、航空系统、水运系统而言，运输管理者可以根据运系统、水运系统而言，运输管理者可以根据运输时间、运输距离、运费等特征，按照系统总输时间、运输距离、运费等特征，按照系统总体出行时间最省、路线最短或费用最小的原则，体出行时间最省、路线最短或费用最小的原则，决定交通运输流的路径与路线分配方法，使交决定交通运输流的路径与路线分配方法，使交通运输流的分布呈现较强的可控性和组织性；通运输流的分布呈现较强的可控性和组织性；第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院q对于隶属关系复杂、机动性较强的运输系统，对于隶属关系复杂、机动性较强的运输系统，如道路系统的交通流，尽管道路设计人员和管如道路系统的交通流，尽管道路设计人员和管理人员，可以按照系统总体出行时间最省、路理人员，可以按照系统总体出行时间最省、路线最短或费用最小的原则进行道路的设计与建线最短或费用最小的原则进行道路的设计与建设，但出行者选择路径具有很大的自主随机性，设，但出行者选择路径具有很大的自主随机性，而道路交通量增加导致的道路拥堵等问题，由而道路交通量增加导致的道路拥堵等问题，由可能导致原有设计方案的最短时间、费用等发可能导致原有设计方案的最短时间、费用等发生变化，使交通运输流的分布呈现出不按设计生变化，使交通运输流的分布呈现出不按设计者初衷发展，需要进行管理诱导的弱可控特征。者初衷发展，需要进行管理诱导的弱可控特征。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院沃尔乔泊（沃尔乔泊（沃尔乔泊（沃尔乔泊（WardropWardrop）原理）原理）原理）原理（1952年）年）q沃氏第一原理（用户最优平衡原理）：网络上沃氏第一原理（用户最优平衡原理）：网络上的交通以这样一种方式进行分配，就是所有被的交通以这样一种方式进行分配，就是所有被使用的路线的行程时间与费用均相等，且都比使用的路线的行程时间与费用均相等，且都比没有被使用的路线行程时间或费用要小。没有被使用的路线行程时间或费用要小。q沃氏第二原理（系统最优平衡原理）：车辆在沃氏第二原理（系统最优平衡原理）：车辆在网络上的分配使得网络上所有车辆的总出行时网络上的分配使得网络上所有车辆的总出行时间最小。间最小。交通网络平衡意味着交通网络上的交通需求和交通网络平衡意味着交通网络上的交通需求和交通条件（供应）达到某种稳定状态。这种稳交通条件（供应）达到某种稳定状态。这种稳定状态理论上讲是合理的定状态理论上讲是合理的第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院交通分配模型：平衡模型和非平衡模型交通分配模型：平衡模型和非平衡模型非平衡分配模型非平衡分配模型非平衡分配模型非平衡分配模型：使用非优化的启发式解法或其：使用非优化的启发式解法或其他近似解法的分配模型他近似解法的分配模型第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院1 1、最短路分配法、最短路分配法、最短路分配法、最短路分配法（容量非限制分配法，或全有全无分配法）（容量非限制分配法，或全有全无分配法）（容量非限制分配法，或全有全无分配法）（容量非限制分配法，或全有全无分配法）最短路分配是一种静态的交通运输流分配方法。最短路分配是一种静态的交通运输流分配方法。用该分配方法，取路权（两节点间的运行时间）用该分配方法，取路权（两节点间的运行时间）为常数，亦即假定交通工具的运行速度按自由交为常数，亦即假定交通工具的运行速度按自由交通流时的情形取路段的设计速度。每一通流时的情形取路段的设计速度。每一OD点对点对的的OD量被全部分配在连接该量被全部分配在连接该OD点对的最短路径点对的最短路径上，其余路径不分配交通量。在所有上，其余路径不分配交通量。在所有OD点对的点对的OD量全部按上述原则分配到路网上后，可累计量全部按上述原则分配到路网上后，可累计得出各路段，各交汇点的交通量。得出各路段，各交汇点的交通量。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院该法在进行交通分配时，不考虑路段通行能力该法在进行交通分配时，不考虑路段通行能力的限制，或不考虑过多交通量将影响速度而有的限制，或不考虑过多交通量将影响速度而有可能选择其他路径的交通重分配现象。可能选择其他路径的交通重分配现象。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院（1）确定路段运行时间，对现状网络，可用实测）确定路段运行时间，对现状网络，可用实测的路段长度除实测的速度来确定；对规划路网，的路段长度除实测的速度来确定；对规划路网，可用规划路段长度除该路段的设计速度来确定。可用规划路段长度除该路段的设计速度来确定。（2）确定各）确定各OD点之间的最短路径。点之间的最短路径。（3）按各交通区之间）按各交通区之间OD量全部在路权最小的路量全部在路权最小的路径上通过，其余为零的原则，将各径上通过，其余为零的原则，将各OD对间的对间的OD量分配到交通网络上。量分配到交通网络上。（4）累计出各路段（交汇点）的交通量。）累计出各路段（交汇点）的交通量。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述最短路交通分配法的步骤最短路交通分配法的步骤最短路交通分配法的步骤最短路交通分配法的步骤版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院最短路分配法的优点是计算简单，概念清晰，最短路分配法的优点是计算简单，概念清晰，但是，分配结果不尽合理，交通在路网上分配但是，分配结果不尽合理，交通在路网上分配不均匀，与实际情形误差较大，尤其是对于道不均匀，与实际情形误差较大，尤其是对于道路系统，当路段和交叉口交通饱和度较大时，路系统，当路段和交叉口交通饱和度较大时，将行驶时间作为常数处理明显不符合实际，因将行驶时间作为常数处理明显不符合实际，因为此时车辆行驶车速不可能保持自由流时的速为此时车辆行驶车速不可能保持自由流时的速度。但是最短路分配法是其它分配法的基础，度。但是最短路分配法是其它分配法的基础，在路网交通分配评价时有着很重要的作用。在路网交通分配评价时有着很重要的作用。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院2 2 2 2、容量限制分配法、容量限制分配法、容量限制分配法、容量限制分配法 容量限制分配法实质是考虑到路网能力的限容量限制分配法实质是考虑到路网能力的限制，对应道路系统而言，容量限制意味着必须制，对应道路系统而言，容量限制意味着必须考虑行驶速度与交通量之间的关系，从而确定考虑行驶速度与交通量之间的关系，从而确定行驶费用与交通量之间的关系。当交通量大到行驶费用与交通量之间的关系。当交通量大到一定量时，车辆的行驶速度即会随交通量的增一定量时，车辆的行驶速度即会随交通量的增加而减少，路权则会变大。因此，先分配到路加而减少，路权则会变大。因此，先分配到路权最小的线路，当交通量分配到一定量时，该权最小的线路，当交通量分配到一定量时，该路线路权则不再是最小，此时交通量会被分配路线路权则不再是最小，此时交通量会被分配到其它路权最小的线路上。到其它路权最小的线路上。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院容量限制分配法的步骤容量限制分配法的步骤容量限制分配法的步骤容量限制分配法的步骤（1）将路网简化为网络，以）将路网简化为网络，以“零流量零流量”路段行路段行程时间开始；程时间开始；（2）依次对每个起点分区计算通过路网的最短）依次对每个起点分区计算通过路网的最短行程时间的通路；行程时间的通路；（3）按全有全无分配模型，将起讫点的交通模）按全有全无分配模型，将起讫点的交通模式加到路网上；式加到路网上；（4）计算分配到各条路线上的交通量；）计算分配到各条路线上的交通量；第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院（5）在流量与行程时间的关系中，用分配给路段）在流量与行程时间的关系中，用分配给路段的交通量计算路段行程时间，重新计算新的最的交通量计算路段行程时间，重新计算新的最短时间的通路；短时间的通路；（6）按全有全无分配法再将原来起讫点的交通模）按全有全无分配法再将原来起讫点的交通模式加到由步骤（式加到由步骤（5）得出的路网的新的最短时间）得出的路网的新的最短时间通路上。通路上。（7）返回到步骤（）返回到步骤（4），继续分配，直到分配的），继续分配，直到分配的交通量和行程时间稳定为止。交通量和行程时间稳定为止。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院对于铁路、航空等其它运输系统，由于交通工具对于铁路、航空等其它运输系统，由于交通工具的速度基本不受交通量影响，若交通运输流具有的速度基本不受交通量影响，若交通运输流具有可分性，可采用容量限制增量加载分配模型将可分性，可采用容量限制增量加载分配模型将交通运输流分配到最短、次短路、交通运输流分配到最短、次短路、K短路上。若短路上。若交通运输流不可分，可根据路段容量限制直接将交通运输流不可分，可根据路段容量限制直接将交通运输流分配到最短、次短路、交通运输流分配到最短、次短路、K短路上，均短路上，均无需根据分配交通运输量重新计算路网路权及无需根据分配交通运输量重新计算路网路权及K短路径，为保证全局优化，往往采用遗传算法等短路径，为保证全局优化，往往采用遗传算法等方法进行分配线路的组合寻优。方法进行分配线路的组合寻优。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院3 3 3 3、多路径概率分配法、多路径概率分配法、多路径概率分配法、多路径概率分配法由交通运输流的路径选择特性可知，出行者总是由交通运输流的路径选择特性可知，出行者总是希望选择最合适（最短、最快，最方便等）的路希望选择最合适（最短、最快，最方便等）的路径出行，称之最短路因素；但由于交通网络的复径出行，称之最短路因素；但由于交通网络的复杂性及交通状况的随机性，出行者在选择出行路杂性及交通状况的随机性，出行者在选择出行路线时由于判断误差而选择的路线不一定是最短路，线时由于判断误差而选择的路线不一定是最短路，往往带有不确定性，称之为随机因素。这两种因往往带有不确定性，称之为随机因素。这两种因素存在于出行者的整个出行过程中，两因素所处素存在于出行者的整个出行过程中，两因素所处的主次地位取决于可供选择的出行路线的路权差的主次地位取决于可供选择的出行路线的路权差（行驶时间差或费用差等）。（行驶时间差或费用差等）。第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院第一节第一节 交通运输流概述交通运输流概述各出行路线被选用的概率可采用各出行路线被选用的概率可采用Logit型的路径型的路径选择模型计算选择模型计算多概率分配模型能较好地反映路径选择过程中地多概率分配模型能较好地反映路径选择过程中地最短路因素及随机因素。实际上，若各出行路线最短路因素及随机因素。实际上，若各出行路线路权相同，则本模型为随机分配模型，各路线被路权相同，则本模型为随机分配模型，各路线被选用的概率相同，若某一路线的路权远远小于其选用的概率相同，若某一路线的路权远远小于其他各路线，则模型成为最短路分配模型。他各路线，则模型成为最短路分配模型。版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院第二节第二节 交通运输流微观分析技术交通运输流微观分析技术一、微观分析意义及原理一、微观分析意义及原理二、道路车辆跟驰模型二、道路车辆跟驰模型三、列车追踪间隔模型三、列车追踪间隔模型版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院一、微观分析意义及原理一、微观分析意义及原理 由于交通运输流是由众多独立的交通运输工具由于交通运输流是由众多独立的交通运输工具在径路上运行形成的，交通运输流的微观分析在径路上运行形成的，交通运输流的微观分析就是通过对个体的交通工具在特定环境下的运就是通过对个体的交通工具在特定环境下的运行行为进行分析，从个体交通工具的行为特征行行为进行分析，从个体交通工具的行为特征分析出发，来准确把握交通运输流的基本性质分析出发，来准确把握交通运输流的基本性质的，实现组织管理的目标。一般认为，进行交的，实现组织管理的目标。一般认为，进行交通运输流微观分析至少具有如下意义：通运输流微观分析至少具有如下意义：第二节第二节 交通运输流微观分析技术交通运输流微观分析技术版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院1 1、便于更好的理解运输工具的驾驶行为，是发、便于更好的理解运输工具的驾驶行为，是发展运输工具自动驾驶与控制技术的重要前提。展运输工具自动驾驶与控制技术的重要前提。驾驶是导致交通工具发生移动的最基本的行驾驶是导致交通工具发生移动的最基本的行为之一，是交通领域最广泛的被执行的技能，为之一，是交通领域最广泛的被执行的技能，同时可能是最具挑战性的内容。同时可能是最具挑战性的内容。第二节第二节 交通运输流微观分析技术交通运输流微观分析技术版版 权权 所所 有有 北北 京京 交交 通通 大大 学学 交交 通通 运运 输输 学学 院院2 2、是分析交通运输流宏观行为的基础，微观分、是分析交通运输流宏观行为的基础，微观分析技术提供了一种分析交通工具局部和渐进析技术提供了一种分析交通工具局部和渐进稳定性的方法和其他的交通流量的力学特性，稳定性的方法和其他的交通流量的力学特性，可用于分析交通运输流的宏观行为。因此，可用于分析交通运输流的宏观行为。因此，微观分析模型构成了单个交通工具微观运行微观分析模型构成了单个交通工具微观运行行为和交通流宏观世界以及它们相应的流量行为和交通流宏观世界以及它们相应的流量和稳定的特性之间的桥梁。和稳定的特性之间的桥梁。第二节第二节 交通运输流微观分析技术交通运输流微观分析技术版版 权权