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tgd交通规划课程设计

55
2020年4月19日
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交通运输学院

交通规划 课程设计

学 院 交通运输学院 班 级 交通工程1002班
姓 名 田广东 学 号 00509
成 绩 指导老师 高明霞

年 4 月 18 日

指导教师评语及成绩
指
导
教
师
评
语

成
绩

导师签字:
年 月 日

兰州交通大学交通运输学院课程设计任务书
所在系: 交通工程系 课程名称: 交通规划 指导教师( 签名) : 高明霞
专业班级: 交工1002班 学生姓名: 田广东 学号: 00509
一、 课程设计题目
基于兰州市局部路网调查数据的非平衡交通分配模型分析
二、 课程设计的目的
将课程中所学的几种非平衡交通分配模型, 和实际路网抽象、 小区划分等结合起来, 提高理论与实践相结合, 将所学知识运用于实践的综合能力, 并加强和巩固交通分配部分的知识点。
三、 课程设计的主要内容和要求( 包括原始数据、 技术参数、 设计要求、 工作量要求等)
3.1 原始数据
兰州市局部区域道路网几何构造及土地利用特征;
所选局部区域的虚拟OD对及OD交通量。
3.2 技术参数
3.2.1 路阻函数
采用路阻函数理论模型计算路段行驶时间, 为简便起见忽略交叉口延误。

其中机动车道单车道实用通行能力假定为300( pcu/h) , 零流车速U0可结合道路等级、 设计车速等查定。
3.3.2 边界条件
所选路网规模节点数不小于9, 虚拟OD作用点不少于3个, 虚拟OD对个数不小于9, 虚拟ＯＤ交通量ｑｉｊ不小于800( pcu/h) ．
3.3.3 分配模型
0-1分配法; 容量限制-增量分配法; 多路径概率分配法
3.3 设计要求
1) 以三人为小组, 选定兰州市一局部区域进行调查, 获取局部路网几何特征和区域内土地利用和人口分布情况;
2) 将选定的局部路网抽象为有向网络并加以说明, 标出路段长度等参数, 指出每个节点和边所代表的实际含义, 如果有些节点为OD作用点, 需说明原因。
3) 根据局部区域的土地利用及人口分布特征, 划分交通小区并说明划分的依据和原因。
4) 对选定的局部路网, 虚拟OD对及OD交通量。
5) 将虚拟的OD交通量分配至抽象的道路网络中, 分别采用0-1分配法、 容量限制-增量分配法和多路径概率交通分配法实现, 并对结果进行比较分析。
6) 若采用计算机编程实现, 徐画出程序流程图并附程序。若以手工计算完成, 则需给出完整计算步骤。
3.4 工作量要求
1) 将虚拟的OD交通量, 以三种方法分别在所选局部路网上进行分配, 每种方法的计算过程需完整, 另外以表格形式对三种方法所得结果进行分析。
2) 路网数据的调查、 抽象过程需, 以及分配计算过程需以文字、 图表等形式详细阐述, 形成思路清晰、 可读性强的设计报告。
3) 严格按照课程要求格式进行排版, 形成的设计报告总页数不小于20.
四、 工作进度安排
1) 4月9日, 星期二, 准备资料, 实施调查;
2) 4月11日, 星期四, 进行路网抽象、 虚拟OD对处理等前期工作, 采用0-1分配法进行分析计算;
3) 4月16日, 星期二, 采用容量限制-增量分配法和多路径概率分配法进行分析计算, 并比较分析三种方法所得结果;
4) 4月18日, 星期四, 整理计算结果, 撰写设计报告。
五、 主要参考文献
[1]王炜, 交通规划, 北京: 人民交通出版社, .
[2]邵春福, 交通规划原理, 北京: 中国铁道出版社, .
[3] 陆化普, 交通规划理论与方法, 北京: 清华大学出版社, 1998.
[4] 王炜等, 交通工程学, 南京: 东南大学出版社, .
审核批准意见

系主任( 签字) 　　　年　　月　　日

目 录
一、 引言 5
二、 课程设计的内容背景 5
2.1 规划区域路线图 5
2.2 区域网内土地利用现状 6
三、 课程设计的主要内容 8
3.1交通小区划分 8
3.2 研究范围内各路段设计车速 9
3.3交通小区之间出行交通量 9
3.4对各路径进行交通分配 10
3.4.1 0-1分配法 10
3.4.2 容量限制-增量分配法 11
3.4.3 多路径概率分配法 19
四、 结果分析 41
五、 参考文献 44
六、 附录 45

基于兰州市局部路网调查数据的非平衡交通分配模型分析
一、 引言
20世纪80年代初, 为适应国民经济高速发展的需要, 中国开始了大规模的交通基础设施建设, 而在交通基础设施的建设过程中, 规划技术一直贯穿始终。交通规划是交通运输系统建设与管理科学化的技术环节, 是国土规划、 城市总体规划的重要组成部分。交通规划是制订交通运输系统建设计划、 选择建设项目的主要依据, 是确保交通运输系统建设合理布局, 有序协调发展, 防止建设决策、 建设布局随意性、 盲目性的重要手段。随着社会经济和科学技术的不断进步, 面对不断出现的新问题, 交通规划的理念、 方法、 技术也在不断地更新。

二、 课程设计的内容背景
2.1 规划区域路线图
以甘肃省兰州市城关区甘肃省政府附近的一片区域为例, 路线如图1、 2、 3。( 原地图见附录)

图1 区域路段实况图

① ⑦

⑧

③ ⑨
图2 区域路段抽象图

0.51
0.65

① ⑦
0.30
0.30
0.25

0.64
0.52

⑧
0.28
0.23
0.26

0.53
0.64

③ ⑨
图3 路段行驶距离(km)
2.2 区域网内土地利用现状
研究范围内现状用地主要以居民住宅用地、 绿化用地、 学校、 商业用地、 行政办公用地以及公共游乐场所为主。

图4 研究范围土地利用现状图
由上图可知: 研究范围内主要以商业用地和居民住宅用地为主, 其次是政府办公用地和学校。人口主要分布在居民区和教育区。
三、 课程设计的主要内容
3.1交通小区划分
根据交通区划分的以下几项原则: 1、 同质性: 分区内土地使用, 经济, 社会等特性尽量使其一致。 2、 尽量以铁路, 河川等天然屏障作为分区界限。 3、 尽量不打破行政区的划分, 以便能利用行政区现成的统计资料。 4、 考虑路网的构成, 区内质心( 形心) 可取为路网中的节点。 5、 分区数量适当, 中等城市不超过50个, 大城市最多不超过100-150个。数量太多将加重规划的工作量, 数量太少又会降低调查和分析的精度。 6、 分区中人口适当, 约1-2万人, 靠市中心分区面积小些, 靠市郊的面积大些。 7、 考虑到干道市汇集交通的渠道, 因此一般不以干道作为分区界线, 道路两侧同在一个交通区也便于资料整理。 8、 对于已作过OD调查的城市 最好维持原已划分的小区 9、 小区内的出行次数不超过全区域内出行总数的10％-15％。我们将整个区域划分为A、 B、 C、 D四个交通小区。四个小区的土地使用经济、 社会特性、 居民出行方式基本一致, 而且以城市快速路、 主干道、 次干道为界。如图5所示:

图5 交通小区划分图
A C

⑧

B D

图6 交通小区划分抽象图
在图6所示的交通网络图中, 交通节点1、 3、 7、 9分别为A、 B、 C、 D四个OD作用点。每个节点代表的是道路交叉口, OD作用点代表在其附近的交通小区人流以其为出行的起点或终点。因为1、 3、 7、 9分别在四个交通小区附近, 因此以它们作为OD作用点。
3.2 研究范围内各路段设计车速
根据调查得知: 所选范围内主要道路的设计车速为均40km/h。
3.3交通小区之间出行交通量
四个交通区的出行OD矩阵如表1所示。

表1

OD矩阵( pcu/h)

D
O

A

B

C

D
A
0
800
1200
1000
B
800
0
1000
1200
C
1200
1000
0
800
D
1000
1200
800
0
3.4对各路径进行交通分配
3.4.1 0-1分配法
( 1) 确定路段行驶时间。
r1=0.8; r3=1; W0=3.5
r2=50×(W0-1.5)×0.01=50×(3.5-1.5) ×0.01=1
U0=v0×r1×r2×r3=40×0.8×1×1=32(km/h)

1.22
0.96
A C
0.47
0.56
0.56

1.20
0.98

⑧
0.49
0.43
0.53

1.20
0.99

B D
图7 路段行驶时间(min)

( 2) 确定最短线路。

表2
最短线路

OD点对
最短路线节点号
OD点对
最短路线节点号
A—B
1—2—3
C—A
7—4—1
A—C
1—4—7
C—B
7—4—1—2—3
A—D
1—2—5—6—9
C—D
7—8—9
B—A
3—2—1
D—A
9—6—5—2—1
B—C
3—2—1—4—7
D—B
9—6—3
B—D
3—6—9
D—C
9—8—7

(3)分配OD量。
2200
2200

2200
2200
A C
800
2800
800
2800

1000

1000
⑧
1000
1000
800
1800
800
1800

1200
2200

1200
2200
B D
图8 OD量分配图
2.容量限制-增量分配法
本例采用三级分配制, 第一次分配OD量的40%, 第二次分配30%, 第三次分配30%。每次分配采用最短路分配模型, 每分配一次, 路权修正一次, 采用以下路阻函数模型对路权进行修正。

1、 分割OD: 表3
D
O
A
B
C
D
A
0
800
1200
1000
B
800
0
1000
1200
C
1200
1000
0
800
D
1000
1200
800
0

表4
D
O
A
B
C
D
A
0
320
480
400
B
320
0
400
480
C
480
400
0
320
D
400
480
320
0

表5
D
O
A
B
C
D
A
0
240
360
300
B
240
0
300
360
C
360
300
0
240
D
300
360
240
0

表6
D
O
A
B
C
D
A
0
240
360
300
B
240
0

300
360
C
360
300
0
240
D
300
360
240
0

分配第一份OD:
( 1) 计算走行时间。

0.96
1.22

A C
0.47
0.56
0.56

1.20
0.98

⑧
0.49
0.43
0.53

1.20
0.99

B D

图9 第一份走行时间

( 2) 确定最短线路。

表7
最短线路

OD点对
最短路线节点号
OD点对
最短路线节点号
A—B
1—2—3
C—A
7—4—1
A—C
1—4—7
C—B
7—4—1—2—3
A—D
1—2—5—6—9
C—D
7—8—9
B—A
3—2—1
D—A
9—6—5—2—1
B—C
3—2—1—4—7
D—B
9—6—3
B—D
3—6—9
D—C
9—8—7

( 3) 分配OD量。
880
880

880
880
A C
320
1120
320
1120

400

400
⑧
400
400
320
720
320
720

480
880

480
880
B D

图10 分配交通量( pcu/h)

分配第二份OD
( 1) 确定路段行驶时间。
r1=0.8; r3=1; W0=3.5
r2=50×(W0-1.5)×0.01=50×(3.5-1.5) ×0.01=1
U0=v0×r1×r2×r3=40×0.8×1×1=32(km/h)
U=U0/(3.4×880/600)=6.42(km/h) t=4.77min
U=5.04(km/h) t=2.98min
U=32(km/h) t=0.56min
U=6.42(km/h) t=6.07min
U=7.84(km/h) t=1.99min
U=11.94(km/h) t=2.61min
U=11.94(km/h) t=1.15min
U=32(km/h) t=1.20min
U=15.96(km/h) t=1.99min
U=9.63(km/h) t=3.99min
U=15.96(km/h) t=1.13min
U=15.96(km/h) t=1.05min
6.07
4.77

A C
2.98
1.13
0.56

1.20
2.61

⑧
1.99
1.15
1.05

3.99
1.99

B D

图11 路段行驶时间(min)

( 2) 确定最短线路。

表8
最短线路

OD点对
最短路线节点号
分配交通量
OD点对
最短路线节点号
分配交通量
A—B
1—2—3
240
C—A
7—8—5—2—1
360
A—C
1—2—5—8—7
360
C—B
7—8—5—6—3
300
A—D
1—2—5—8—9
300
C—D
7—8—9
240
B—A
3—2—1
240
D—A
9—8—5—2—1
300
B—C
3—6—5—8—7
300
D—B
9—8—5—6—3
360
B—D
3—6—5—8—9
360
D—C
9—8—7
240

( 3) 分配OD量。

A C
900
900
900
900

1320
660

1320
660
⑧
660
660
900
240
900
240

660

660
B D

图12 分配交通量( pcu/h)

对所有路段累加两次分配交通量:
880
880

880
880
A C
1220
1220
2020
2020

1060
1320

1320
1060
⑧
1220
1220
1060
1060
960
960

1140
880

1140
880
B D

图13 分配交通量( pcu/h)
分配第三份OD
( 1) 确定路段行驶时间。
r1=0.8; r3=1; W0=3.5
r2=50×(W0-1.5)×0.01=50×(3.5-1.5) ×0.01=1
U0=v0×r1×r2×r3=40×0.8×1×1=32(km/h)
U=6.42(km/h) t=4.77min
U=2.80(km/h) t=5.36min
U=32(km/h) t=0.56min
U=6.42(km/h) t=6.07min
U=5.88(km/h) t=2.65min
U=5.33(km/h) t=5.85min
U=5.33(km/h) t=2.59min
U=4.28(km/h) t=8.97min
U=7.43(km/h) t=4.28min
U=9.63(km/h) t=3.99min
U=4.63(km/h) t=3.89min
U=4.63(km/h) t=3.63min
6.07
4.77

A C
5.36
3.89
0.56

8.97
5.85

⑧
2.65
2.59
3.63

3.99
4.28

B D

图14 路段行驶时间(min)

( 2) 确定最短线路。

表9
最短线路

OD点对
最短路线节点号
分配交通量
OD点对
最短路线节点号
分配交通量
A—B
1—2—3
240
C—A
7—4—1
360
A—C
1—4—7
360
C—B
7—4—5—6—3
300
A—D
1—4—5—6—9
300
C—D
7—8—9
240
B—A
3—2—1
240
D—A
9—6—5—4—1
300
B—C
3—6—5—4—7
300
D—B
9—6—3
360
B—D
3—6—9
360
D—C
9—8—7
240

( 3) 分配OD量。
660
660

6600
660
A C
600
600
240
240
240
240

⑧
600
600
240
240
240

240

660
660

660
660
B D

图15 分配交通量( pcu/h)

对所有路段累加三次分配交通量:
1540
1540

1540
1540
A C
600
600
1460
1460
2260
2260

1320
1060

1320
1060
⑧
1460
1460
1660
1660
1200
1200

1800
1540

1800
1540
B D

图16 分配交通量( pcu/h)

3.4.3 多路径概率分配法
(一)A B
( 1) 计算各节点i至出行终点B的最短路权如表10所示。
各节点至出行终点B的最短路权Lmin(i,3) 表10
节点号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Lmin( i, 3)
0.96
0.49
0
1.92
1.42
0.99
3.14
2.62
2.19

( 2) 令i=出行起点①, 即从出行起点①开始进行分配。
与出行起点①相邻的两个路段[1,2]、 [1,4]仅[1,2]为有效路段, 故连接起点①仅有一条有效出行路线: (1-2,3), 则
P(1,2)=100%
Q(1,2)=800×100%=800(pcu/h)
( 3) 令i=2, 则仅[2,3]为有效路段。故:
P(2,3)=100%
Q(2,3)= 800×100%=800(pcu/h)
分配结果如图17所示

A C
800

⑧
800

B D

图17 分配交通量( pcu/h)

( 二) A C:
( 1) 计算各节点i至出行终点C的最短路权如表11所示。
各节点至出行终点C的最短路权Lmin(i,7) 表11
节点号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Lmin( i, 7)
2.18
2.65
3.14
1.22
1.76
2.19
0
0.56
1.09

( 2) 令i=出行起点①, 即从出行起点①开始进行分配。
( 3) 与出行起点①相邻的两个路段[1,2]、 [1,4]中只有[1,4]为有效路段, 故连接起点①有一条有效出行路线: (1-4,7), 其长度为:
L(1-4,7)=d(1,4)+Lmin(4,7)=2.18
P(1,4)=100%
Q(1,4)=1200×100%=1200(pcu/h)
( 4) 令i=4, 则仅[4,7]为有效路段。故:
P(4,7)=100%
Q(4,7)=1200×100%=1200(pcu/h)
分配结果如图18所示
1200
1200

A C

⑧

B D

图18 分配交通量( pcu/h)

( 三) A D
( 1) 计算各节点i至出行终点D的最短路权如表12所示。
各节点至出行终点C的最短路权Lmin(i,9) 表12
节点号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Lmin( i, 9)
3.08
2.61
2.19
2.19
1.63
1.20
1.09
0.53
0

( 2) 令i=出行起点①, 即从出行起点①开始进行分配。
与出行起点①相邻的两个路段[1,2]、 [1,4]均为有效路段, 故连接起点①有两条有效出行路线: (1-2,9)和(1-4,9), 其长度为:
L(1-2,9)=d(1,2)+Lmin(2,9)=3.08
L(1-4,9)=d(1,4)+Lmin(4,9)=3.15
计算各有效路段[i,j]的边权LW(i,j)。本例中取σ=3.3
LW(1,2)=exp[-σ3.08/3.115]=0.0383
LW(1,4)=exp[-σ3.15/3.115]=0.0355
计算节点i的点权NW(i)。
NW(1)0.0383+0.0355=0.0738
计算各有效路段[i,j]的OD量分配率P(i,j)
P(1,2)=0.0383/0.0738=0.519
P(1,4)=0.0355/0.0738=0.481
计算有效路段[i, j]的分配交通量Q(i,j)。
Q(1,2)=0.519×1000=519
Q(1,4)=0.481×1000=481
( 3) 令i=2, 则[2,3]、 [2,5]均为有效路段, 故连接起点②有两条有效出行路线: (2-3,9)和(2-5,9), 其长度为:
L(2-3,9)d(2,3)+Lmin(3,9)=2.68
L(2-5,9)=d(2,5)+Lmin(5,9)=2.61
计算各有效路段[i,j]的边权LW(i,j)。
LW(2,3)=exp[-σ2.68/2.645]=0.0353
LW(2,5)=exp[-σ2.61/2.645]=0.0385

计算节点i的点权NW(i)。
NW(2)=0.0353+0.0385=0.0738
计算各有效路段[i,j]的OD量分配率P(i,j)
En(2)=0.519
P(2,3)=0.519×0.0353/0.0738=0.248
P(2,5)=0.519×0.0385/0.0738=0271
计算有效路段[i,j]的分配交通量Q(i,j)。
Q(2,3)=0.248×1000=248
Q(2,5)=0.271×1000=271
(4)令i=4, 则[4,5]、 [4,7]均为有效路段, 故连接起点⑤有两条有效出行路线: (4-5,9)和(4-7,9), 其长度为:
L(4-5,9)=d(4,5)+Lmin(5,9)=2,19
L(4-7,9)=d(4,7)+Lmin(7,9)=2.31

计算各有效路段[i,j]的边权LW(i,j)。本例中取σ=3.3
LW(4,5)=exp[-σ2.19/2.25]=0.0403
LW(4,7)=exp[-σ2.31/2.25]=0.0338
计算节点i的点权NW(i)。
NW(4)=0.0403+0.0338=0.0741
计算各有效路段[i,j]的OD量分配率P(i,j)
En(4)=0.481
P(4,5)=0.481×0.0403/0.0741=0.262
P(4,7)=0.481×0.0338/0.0741=0.219
计算有效路段[i,j]的分配交通量Q(i,j)。
Q(4,5)=0.262×1000=262
Q(4,7)=0.219×1000=219
(5)令i=3, 则仅[3,6]为有效路段。故:
En(3)=0.248
P(3,6)=100%×0.248=0.248
Q(3,6)=1000×0.248=248(pcu/h)
(6)令i=7, 则仅[7,8]为有效路段。故:
En(7)=0.219
P(7,8)=100%×0.219=0.219
Q(7,8)=1000×0.219=219(pcu/h)
(7)令i=5, 则[5,6]、 [5,8]均为有效路段, 故连接起点⑤有两条有效出行路线: (5-6,9)和(5-8,9), 其长度为:
L(56,9)=d(5,6)+Lmin(6,9)=1.63
L(5-8,9)=d(5,8)+Lmin(8,9)=1.73
计算各有效路段[i,j]的边权LW(i,j)。
LW(5,6)=exp[-σ1.62/1.68]=0.0407
LW(5,8)=exp[-σ1.73/1.68]=0.0334

计算节点i的点权NW(i)。
NW(5)=0.0407+0.0334=0.0741
计算各有效路段[i,j]的OD量分配率P(i,j)
En(5)=0.533
P(5,6)=0.533×0.0407/0.0741=0.293
P(5,8)=0.533×0.0334/0.0741=0.240
计算有效路段[i,j]的分配交通量Q(i,j)。
Q(5,6)=0.293×1000=293
Q(5,8)=0.240×1000=240
( 8) 令i=6, 则仅[6,9]为有效路段。故:
P(6,9)=100%×0.541=0.541
Q(6,9)=1000×0.541=541(pcu/h)
(9)令i=8, 则仅[8,9]为有效路段。故:
P(8,9)=0.559
Q(8,9)=1000×0.559=559(pcu/h)

分配结果如图19
481
219

A C
262
519
219

271
240

⑧
559
293
248

541
248

B D

图19 分配交通量( pcu/h)
( 四) B A
( 1) 计算各节点i至出行终点A的最短路权如表13所示。

各节点至出行终点B的最短路权Lmin(i,1) 表13
节点号
1

2
3
4
5
6
7
8
9
Lmin( i, 1)
0
0.47
0.96
0.96
1.45
1.88
2.18
2.65
3.08

( 2) 令i=出行起点③, 即从出行起点③开始进行分配。
( 3) 与出行起点③相邻的两个路段[3,2]、 [3,6]仅[3,2]为有效路段, 故连接起点③仅有一条有效出行路线: (3-2,1), 则
P(3,2)=100%
Q(3,2)=800100%=800(pcu/h)
( 4) 令i=2, 则仅[2,1]为有效路段。故:
P(2,1)=100%
Q(2,1)= 800×100%=800(pcu/h)

分配结果如图20所示

A C
800

⑧
800

B D

图20 分配交通量( pcu/h)
(五)B C
( 1) 计算各节点i至出行终点C的最短路权如表14所示。
各节点至出行终点C的最短路权Lmin(i,7) 表14
节点号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Lmin( i, 7)
2.18
2.65
3.14
1.22
1.76
2.19
0
0.56
1.09
( 2) 令i=出行起点③, 即从出行起点③开始进行分配。
( 3) 与出行起点③相邻的两个路段[3,2]、 [3,6]均为有效路段, 故连接起点③有两条有效出行路线: (3-2,7)和(3-6,7), 其长度为:
L(3-2,7)=d(3,2)+Lmin(2,7)=3.14
L(3-6,7)=d(3,6)+Lmin(6,7)=3.18
( 4) 计算各有效路段[i,j]的边权LW(i,j)。
LW(3,2)=exp[-σ3.14/3.16]=0.038
LW(3,6)=exp[-σ3.18