TransCAD交通分配方法介绍
TransCAD中交通方式划分方法
TransCAD学习—交通需求预测之方式划分预测1、方式划分是将各个小区之间的OD量分配到各种交通方式上去。
常用的方法是多项Logit 模型，是一种非集计模型。
在该模型中，可供选择的交通方式叫做选择枝，某个选择枝具有令人满意的程度叫做效用函数。
2、TransCAD中应用MNL进行方式划分。
1）数据准备假设有两种出行方式car和bus。
①两种方式的出行时间矩阵和出行费用矩阵；②交通方式离散表。
即选中car和bus方式的OD对。
③小区间的OD矩阵。
2）创建出行方式表。
以小汽车出行方式的出行时间变量为例。
打开出行时间、出行费用矩阵，随便打开任意bin文件。
菜单Planning----model split----specify a multinomial logit model，创建方式。
在“specify alternatives”中添加car 和bus 两个变量，在“specify paraments”中添加time 和cost两个变量，确定保存。
然后弹出“fill mnl model table”对话框，在“number of alternatives”中选择2，在“specify utility for”中选择“car”，在“change information”中选择“time”，勾选下方的“matrix”，然后选择“time matrix”，继续选择“car time”，就完成了小汽车的出行时间设置。
参照同样的方法，继续完成小汽车的成本设置、公交车的时间/成本设置。
3）logti模型的参数估计，即完成每种方式的效用函数的估计。
打开出行时间、出行费用矩阵、步骤2）建立好的bin文件，以及交通方式离散选择表。
菜单planning---model split ---multinomial logit estimation，弹出“mnl estimation”对话框，在“ID field”中选择“ID”，在“Choice field”中选择“choice”，在“origin”中选择“ORIGIN （离线表中的字段）”，在“destination”中选择“DEST”，点击确定，即可完成每种方式效用函数的估计。
TransCAD
图形可以以柱状图、3D图和图表的形式显示表格数据，图表包括饼图、直方图 、面积图、直线图及散点图。可以按照要求的方式在地图和数据窗中进行制图。
布局窗将大量的地图、数据窗、矩阵窗和图形集合在一起成为一种单一的表述， 并且允许用户添加文字、自制图形、用户公司的标识语以及其它内容。用户能够 用布局窗制作挂图或者报告生成标准格式的地图。
Wardrop提出了两个有关出行者路径选择行为准则 的原理：用户平衡（User Equilibrium）原理和系统 最优（Syetem Optimum）原理。
用户平衡原理
在道路使用者（驾驶员）都确切知道网络的交通状态 并试图选择最短路径时，网络将会达到平衡状态。在 考虑拥挤对行驶影响的网络中，当网络达到平衡时， 每个OD对的各条被使用的路径具有相等而且最小的 行驶时间；没有被使用的路径的行驶时间大于或者等 于最小行驶时间。
min : Z (x)
xa 0
ta
(
)d
a
s.t.
a
fkrs qrs
f
rs k
0
其中：xa
f rs rs k a,k
r sk
目录
1 • 交通分配原理 2 • TransCAD软件介绍 3 • TransCAD中进行交通分配的步骤
软件概述
TransCAD是一个完全基于地理信息系统（GIS）的 一个软件，是交通数据管理和分析的系统软件。它可 以用于数字地图、GIS数据库管理、图表显示等，也 可以用作交通分析、运筹学和数据统计模型的工具。 同时TransCAD可处理各种类型的交通数据和运输模 式，是建立交通信息和决策支持系统的理想工具。
基于TransCAD多模式分配的交通影响分析方法及实例
生吸引总量不相等， 因此在应用出行分布模型之前 先 平 衡 发 生 吸 引 量 （TransCAD 提 供 了 专 门 的 平 衡 对
率来推算交通吸引量。 该模型的数学表达式为：
话 框 ） ， 然 后 运 用 Planning/Trip Distribution/Growth
Aj=Pj×Luj
（1）
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引量预测值， 并导入到TransCAD中。 然后， 将Ex- 容量限制分配、 用户平衡、 随机用户平衡、 系统最
cel中计算的发生 吸 引 量 连 接 到TransCAD的 分 区 数 优、 多模式分配[6]。 其中， 多模式分配可同时对多
据中。 根据拟建项目的用地性质预测拟建项目带来 个不同的交通模式（如小汽车、 货车、 出租车）进行
2.1.1 基础路网的建立
即 首 先 运 用 Networks/Paths/Create 命 令 创 建 路 网 文
TransCAD提供了以下两种建立路网的方式：
件， 然后直接在基础路网上绘制公交路网。 Trans-
a）手工绘制 直接应用TransCAD提供的工具， CAD提供了绘制公交路网的工具箱， 如图3所示。
在TransCAD中绘制路网；
b）文件导入 利用TransCAD强大的数据 接 口
功能， 将其他格式的路网数据导入后， 建立Trans-
CAD格式的路网。 本文在建立路网时采用文件导入的方法， 将在
图3 路线系统工具箱
2.1.2.2 设置公交系统数据
AutoCAD 中 建 立 的 路 网 保 存 为 R12/14 格 式 后 导 入
种性质的土地面积等[4]。
点联系起来； 最后， 运用Transit/Create Network建立
transcad 进行交通分配的步骤
用TransCAD进行交通分配的步骤分配的流程图如下：）需要准备的材料：1.需要进行分配路网的.dxf 图，用来直接导入TransCAD生成路网然后再生成小区。
如果路网简单，也可以在TransCAD里面直接自己画出路网和小区。
2.分配路网中的实际的分区和小区的属性比如人口；通发生量和吸引量；一些规划的占地面积以及以后的发展的一些数据。
3.规划路网的属性比如通行能力，两个方向的自由流车速，是否为单行道，自由流通行时间。
一般一个路网至少需要以下六个属性。
AB_V,BA_V,AB_T,BA_T,AB_C,BA_C. 下面用一个实际例子来说明交通分配的步骤：1.生成初始路网。
有两种方法，一是自己画出路网，一是利用dxf图导入生成路网。
在导入的时候选择coordinates然后在class里面选择Asia。
然后选择ok就生成了路网。
2.生成小区。
有两种方法，一种是自己新建一个层，在里面手动画出小区。
另一种是用路网ToolsàGeographic Utilitiesàline/Area conversion…àAdd area to map 然后就可以生成小区了。
在生成小区的时候需要注意的是要对原始路网进行修改（比如需要增加一些线段或者打断一些可能生成小区的线），以便生成的小区可以符合实际中划分的小区。
一般情况下生成的小区都会大于实际中需要的小区，这个时候就要做选择集，选择出实际划分的小区。
然后在小区里面填写属性比如发生量（G）和吸引量（A）。
DataviewàModify table里面Add Field里面添加两个属性G和A（如果还有别的属性可以继续添加，但至少需要这两个东东）。
填完实际小区的属性后可以将我们所需要的小区导出来。
ToolsàExport…àExport框里选择Select，To框里面选择Standard Geographic files ，DATA fild 框里选择ID就可以了。
TransCAD四阶段法交通流分配
建小区，填属性，画小区，填小区属性数据，建路网，填属性，画路网，填路网属性数据，进入小区层建立联系:在小区层tools-map editing-connect点OK。
(作用：将路的节点与形心联系起来)补全路网数据。
建立距离矩阵：在小区层tools-geographic analysis-distance matrix点OK起名保存期望线：在小区层tools-geographic analysis-desire lines起名后点OK建立网络将所的联系起来：networks/paths-create将other link fields和other node fields中的全部选中。
起名后保存。
用重力模型生成OD分布矩阵：在小区层planning-tripdistribution-grarity application在datdview栏选小区层，productions选生成量attractions选吸引量，constraint type选doubly双重力模型点OK保存。
选点层数据加属性：dataview-modify table点addfield加属性起名后点OK。
将小区号填到对应的点好后面。
然后点tools下的selection将填上小区号的行选中。
将OD矩阵的小区行列号ID转换成为小区质心节点行列号ID在交通分布matrix中右键Indices→Add indices出现对话框：点击Add Index，完成以下设置point点层index点层数据中新增的属性点击OK，再次回到索引对话框，选择新索引即可。
将rowids改为new行列号转换完成。
实施交通分配(在此之前可能要建网络)在路段层上：点击Planning →Traffic Assignment ，调出其对话框，行列号由1，2，3转换成为6，7，8选择一种交通分配方法，本例中选择用户平衡分配方法在Info里钩上Centroids打钩点击Other Settings选项。
对transcad中交通分布和平衡的理解
对transcad中交通分布和平衡的理解从出行发生预测可以得知TAZ出行产生量和出行吸引量，下面的问题是：就某个TAZ分区而言，它所产生的这些出行量究竟到那个分区去了?它所吸引的这些出行量又究竟来自哪里?也就是要预测未来规划年各个分区之间出行的交换量。
我们把分区之间的出行的交换量叫做“出行分布”出行分布量是指：分区A与分区B之间平均单位时间内的出行量．单位时间可以是一天、一周、一月等，也可以是专指高峰小时。
前面所论述一样这里认为分布量为一天。
按照交通分布的定义，A区至B区的分布量为Q(ab) 和B区至A区的分布量Q(ba) 是有方向的。
Q(ab)，Q(ba)是基于产生点和吸引点，因此对于分析区都是住宅用地的TAZ将会出行无吸引量问题，即其他交通小区到该区域分布量为0，transcad中的交通平衡分析很好的把回程出行进行分离解决这个问题。
出行分布矩阵是一个二维表(矩阵)，行坐标为吸引分区号，列坐标为产生分区号，元素为出行分布量。
前面的交通平衡后PA一致，实际上TAZ的PA并不一定一致，尤其是分析一个时段的PA 分布问题。
transcad中有两大类方法实现分布预测增长率法和引力模型法(1)增长率法，增长率按系数放大，未来规划年土地形态剧烈变动时预测误差比较大，软件中有统一增长率法，单约束增长系数模型，双约束增长率法fratar方法。
(2)引力模型法，很多人都翻译成重力模型，感觉翻译成汉语的引力，事实行为更容易理解。
每个TAZ的PA量相互吸引犹如万有引力一样，如图(1)所示此主题相关图片如下美国大区域交通图.jpg：PA好像一个小星球一样相互直接吸引,很形象。
Q(ab)=K[PA]/R(ab)^2 这是单纯意义上的引力公式，R(ab)为阻抗，缺少约束造成预测分布量和PA不一致问题。
后来发展成带约束的引力模型。
transcad中的引力模型主要有单约束双约束还有K因子模型。
公式1/R(ab)^2 系数是阻抗平方反比倒数形式称阻抗函数，f[R(ab)]=1/R(ab)^2 换一种写法f(x)=1/x^2 x=R(ab),对于双约束引力模型公式就变化成，Q(ab)=a*A*b*B*f(x) ab是产生量和吸引量的约束因子。
TRANSCAD交通分配演示(技术专攻)
交通分配指南
2010. 11
专业课
1
1 交通分配所做的准备
专业课
2
交通分配模型需要的输入数据包括一个OD矩阵，一个带有属性的网络和用 于生成该网络的线形图层。
OD矩阵（Matrix） 矩阵的行和列标题中的ID编码必须与路网节点的ID编码相对应。如果在路网中没 有相应的ID编码，则对应的矩阵元素中的流量不被分配。
性。
点OK，出现保存对话框。起好名字，点击 Save。
专业课
Trans CAD 交通分配方法18 指南
3.经过一小段时间的运行，发现软件界面右边最下瑞已经出现建立路网的状态信 息。至此，路网创建完成！
专业课
Trans CAD 交通分配方法19 指南
4 实施交通分配
专业课
20
1.在路段层上：点击Planning→Traffic Assignment
专业课
Trans CAD 交通分配方法10 指南
4-4.这样，最终就可以得到可以用于分配的OD Matrix了。以上所做的目的 就是为了把excel2007文件如何转化成Matrix文件。 如果需要改OD矩阵的话，就可以先在excel文件里面修改，然后把新的excel 文件按照之前的方法再转成新的OD matrix.
专业课
Trans CAD 交通分配方法35 指南
7.出现对话框，并完成设置：
专业课
Trans CAD 交通分配方法36 指南
8.点击OK, 出现各路段分配流量图或VC图，至此，完成交通分配。
专业课
Trans CAD 交通分配方法37 指南
专业课
Trans CAD 交通分配方法11 指南
2 OD矩阵之 Matrix ID变换
TRANSCAD交通分配演示
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Trans CAD 交通分配方法指南
2.点击工具栏上的Indices 命令，出现Matrix Indices对话框，在rows和 Columns中都选择“内部308小区转路段节点”
Indices命令
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Trans CAD 交通分配方法指南
3.结果成为如下标号为5位数的路段节点ID的矩阵，如此OD矩阵就准备完毕，此 时这个矩阵不要关
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Trans CAD 交通分配方法指南
4-4.这样，最终就可以得到可以用于分配的OD Matrix了。以上所做的目的 就是为了把excel2007文件如何转化成Matrix文件。 如果需要改OD矩阵的话，就可以先在excel文件里面修改，然后把新的excel 文件按照之前的方法再转成新的OD matrix.
3.实施dataview下面的join命令，得到如下Join对话框
选择上海综合道路， 其他的不变
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Trans CAD 交通分配方法指南
4.点击OK后，得到join在一起的2个表格
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Trans CAD 交通分配方法指南
4-2.在Matrix上，点菜单中Matrix——Import，选择默认，然后操作如下列图 所示，Finish即可。就可以得到Matrix了。
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Trans CAD 交通分配方法指南
4-3.在Matrix上，点菜单中Matrix——Import，选择默认，然后操作如下列图 所示，Finish即可。就可以得到Matrix了。
此时“ \ 上海机动 车分配p ” 文件夹中 已经做出 了一个名 为机动车 出行OD表 （小区级 -308）的 CSV文件 了。
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Trans CAD 交通分配方法指南
2.把“机动车出行OD表（小区级-308）” 的CSV（逗号分隔）文件直接拉 入transcad的工作区内，如下图。
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交通分配方法The following are traffic assignment methods encountered in transportation planning practice, all of which are available in TransCAD:All-or-Nothing Assignment (AON)全有全无分配法Under All-or-Nothing Assignment, all traffic flows between O-D pairs are assigned to the shortest paths connecting the origins and destinations. This model is unrealistic in that only one path between every O-D pair is used, even if there is another path with the same or nearly the same travel time or cost. Also, traffic on links is assigned without considering whether or not there is adequate capacity or heavy congestion; travel time is a fixed input and does not vary depending on the congestion on a link.在全有全无分配模型中，OD点之间的交通量全部分配到起讫点之间的最短路上。
这个模型是不切实际的，因为每个OD对的数值只分配到一条路径上，即使存在另外一条时间、成本相同或相近的路线。
同样，交通量分配的时候没有考虑是否有足够的通行能力，即使已经出现严重的拥堵；路线的运行时间为一个输入的固定值，它不因为路线的拥堵而变化。
STOCH AssignmentSTOCH分配法STOCH Assignment distributes trips between O-D pairs among multiple alternative paths that connect the O-D pairs. The proportion of trips that is assigned to a particular path equals the choice probability for that path, which is calculated by a logit route choice model. Generally speaking, the smaller the travel time of a path, compared with the travel times of the other paths, the higher its choice probability would be. STOCH Assignment, however, does not assign trips to all the alternative paths, but only to paths containing links that are considered "reasonable." A reasonable link is one that takes the traveler farther away from the origin and/or closer to the destination. The link travel time in STOCH Assignment is a fixed input and is not dependent on link volume. Consequently, the method is not an equilibrium method.STOCH分配法将交通量分配到OD点对之间的多条路径上。
各条路线的分配比例根据路线的选择概率确定，而此概率用一个logit路线选择模型来计算。
一般而言，运行时间更短的线路被选择的概率就更高。
事实上，STOCH分配模型并不是将交通量分配到所有可供选择的路线上，而只分配到包含“可行路段”的路径上。
一个合理的路段应该让旅行者离起点更远，而且/或者离终点更近。
在STOCH分配模型中，路段运行时间是一个输入的固定值，与交通量无关。
因此，这种方法不是一个平衡的方法。
Incremental Assignment增量分配法Incremental Assignment is a process in which fractions of traffic volumes are assigned in steps. In eachstep, a fixed proportion of total demand is assigned, based on All-or-Nothing Assignment. After each step, link travel times are recalculated based on link volumes. When there are many increments used, the flows may resemble an equilibrium assignment; however, this method does not yield an equilibrium solution. Consequently, there will be inconsistencies between link volumes and travel times that can lead to errors in evaluation measures. Also, Incremental Assignment is influenced by the order in which volumes for O-D pairs are assigned, raising the possibility of additional bias in the results.增量分配法中交通量是分次分步加载的。
在每一步中，加载一定百分比的交通需求。
单次分配是基于全有全无分配法的。
每加载一次之后，运行时间要根据当前交通量重新计算。
如果加载的次数很多，分配出的结果看起来就像一个平衡分配法；但事实上，这种方法事实上并未产生一个平衡的结果。
因此，交通量和运行时间之间的矛盾就会导致评价指标的误差。
同时，每次分配的OD量的比例将影响增量分配法的结果，这增加了分配结果的误差。
Capacity Restraint容量限制法Capacity Restraint attempts to approximate an equilibrium solution by iterating between all-or-nothing traffic loadings and recalculating link travel times based on a congestion function that reflects link capacity. Unfortunately, this method does not converge and can flip-flop back and forth in the loadings on some links (Sheffi, 1985, p. 113). The capacity restraint method as implemented in some software packages attempts to lessen this problem by smoothing the travel times and by averaging the flows over a set of the last iterations. This method does not converge to an equilibrium solution and has the additional problem that the results are highly dependent on the specific number of iterations run. Performing one more or one less iteration usually changes the results substantially.容量限制法试图产生一个平衡的结果，它是反复的采用全有全无分配，且根据一个反映路段容量的拥堵函数反复的计算路段运行时间。
然而，不幸的是，这种方法不收敛，它会在某些路段上反复加载。
为了减小这个问题，某些软件在应用这种方法的时候，在最后一次迭代中滤去时间因素平均分配交通量。
这种方法不能收敛于一个平衡结果，而且还产生一个附加问题，即分配结果很大程度上依赖于迭代次数。
多一次或者少一次迭代通常都会影响结果。
User Equilibrium (UE)用户平衡法User Equilibrium uses an iterative process to achieve a convergent solution, in which no travelers can improve their travel times by shifting routes. In each iteration, network link flows are computed, which incorporate link capacity restraint effects and flow-dependent travel times. The formulation of the UE problem as a mathematical program, and the Frank-Wolf solution method employed in TransCAD, are described in Technical Notes on Traffic Assignment.用户平衡法采用一个反复的过程来得到一个平衡解，在这种方法中旅行者不能通过改变路线来改变旅行时间。