动态交通流分配浅析
多用户动态交通流分配模型及算法研究

动 态 交通 配 流 ( A) 研 究 时 变 条 件 下 出行 DT 是 者 的择路 行 为 在 交 通 网络 上 引 起 的流 量 变 化 与分
过处理 驶 出流 函数 对前 者 的 问题 重 新构 造 , 到 一 得 个凸 的非 线性 规划 模 型 . 后 , 多 著 名 学 者 都 在 随 许 D A 的离 散时 间型 数学 规 划 建 模 方 面 作 出 了重 要 T 贡献 . T 的最 优 控制 类 模 型 始 于 Fi z ] 关 单 D A rSl有 e 3 终点 的 基 于 路 段 的 最 优 控 制 模 型 的 讨 论 . n等 Ra 人 l在 这一方 面作 了深入 研 究 . 间连 续 型 的最 优 4 J 时
文 章 编 号 :0 7 7 5 2 0 )5 4 0 5 1 0 —63 (0 6 0 —0 6 —0
多用户 动 态 交通 流分 配模 型及 算 法研 究
何胜 学 , 范炳 全
( 上海理工大学 管理学院 ,上海 209 ) 0 0 3
摘要 : 通过 对动 态 交通 网络 中瞬 时反 应 型和 预 测 型 出行 者行 为 假设 的分析 , 出 了将 两者 结合 并 提 增加 固定路 线 出行行 为假设 的 多用户动 态 交通 流分 配模 型 、 同时通 过 对动 态交通 网络 出行 者行 为 的相 互制 约特性 分析 , 出 了求 解上述模 型的 迭代 算法 . 给 本模型 拓展 了以往 构建模 型 中 出行 者行 为 的单 一性假 设 、 本模 型及 算 法也 可直接 应用 于先 进 的 出行 者信 息 系统 , 并为路 径 导行 系统 中网络 的
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上 海 理 工 大 学 学 报
第2 8卷 第 5期
J .Unvri fS a g a frS in ea d Teh oo y iest o h n h i o ce c n c n lg y Vo .8 No 5 2 0 12 . 0 6
基于运动波理论的城市动态交通分配研究

St d fDy a i a fc As i n e s d o u y o n m c Tr f i sg m ntBa e n The r f Ki e a i a e o y o n m tc W v s
QI HU。 U i n N NI Hu- mi
Ke r s ywo d :
t e r fk n ma i wa e ( h o y o ie tc v s TKW );d n m i u e p i l ( y a c sro t ma DU0 ) isa tn o s ta e ; n tn a e u r v l
第 2 2卷
第 1期
甘 肃 科 学 学 报
J u n lo ns ce cs o r a fGa uS in e
Vo. 2 N0 1 I2 .
Ma. 0O r2 1
21 0 0年 3月
基 于 运 动 波 理 论 的 城 市 动 态 交 通 分 配 研 究
秦 虎 , 惠 民 牛
通 流配流 模型 , 没有 给 出理论模 型 的推导 和证 明. 并 利 用运 动波 理 论 中对 排 队延 误 原 理 的分析 , 可 以得到动 态路段 出行 阻抗 的具 体表 达 式 , 这样 可 以 使 动态 配流模 型相对 简单 , 降低算 法 的计算 复杂度 , 而且 得 到的阻抗 函数 考 虑 了 9 0 — 1 2 0 - 53
个 实际城 市交通 网络用 图 G= ( A) N, 表示 ,
N 为 网络节 点 的集 合 , 为网络路 段 的集合 , A S为终
结 点 的集合 , ∈ S N. 5 设普通 路段 口一 (, zm)∈
A, 中 z ∈N , 其 , A 为进入 节点 z 的路段 的集 合 , 』 B
交通分配

动态模型的分类
(1)根据描述交通流方法的不同,可将动态交通分配模型分为仿真模型和分析模型。
仿真模型中,交通流过程用仿真络的运行来代替,其路段特性,如费用、走行时间等通过计算机模拟的动态 络加载获得。基于分析的动态交通分配模型则是通过数学函数关系来描述路的动态特性。仿真模型从分析、模拟 出行者的出行选择行为出发,便于集成各种控制策略,分析各个控制策略的效用,同时,使用这种方法不必求出 各路段特性函数的具体形式,也不必对模型的参数进行辨识,这是其优点所在。但仿真模型分析能力差,不能从 模型本身分析其解的收敛性,以及模型的精度和灵敏度。因此基于仿真模型的动态交通分配模型更适于工程应用。 分析模型结构严谨、逻辑严密是其优点所在,但是分析模型为止仍然缺乏行之有效的算法。并且由于交通系统本 身的复杂性和不确定性使得无法用一个简单的数学形式来精确描述络的所有动态特性。在建立分析模型过程中, 还往往对模型本身附加了许多理解化的条件,所以分析模型还停留在理论研究阶段,更适用于学术探讨。
动态
动态交通分配是在交通供给情况以及交通需求状态已知的条件下,分析其最优的交通流量分布模式,通过一 定的控制手段和诱导策略在空间、时间尺度上重新合理配置人们已经产生的需求,从而使交通路得以高效运 行。
图1交通控制、诱导与分配之间的关系图图1为交通控制、诱导与分配之间的关系图:此图表明了动态交通分 配模型在交通诱导与控制中的位置。由图可以看出,动态交通分配为交通流管理与控制、动态路线诱导等提供了 依据,而交通与诱导则是动态交通分配的实现过程。交通控制通过改变路口的信号配时方案来改变车流的时间分 布;而动态路线诱导则通过信息提供、车载诱导系统等非强制性手段改变车流的空间分布。
动态模型分析简述
动态交通分配是在交通供给状况以及交通需求状况均为已知的条件下,分析其最优的交通流量分布模式,从而 为交通流管理、动态路线引导等提供依据。因此,动态交通分配的首要前提是对每时每刻产生的出行需求用其分 布的正确把握,在确知动态时变交通需求的基础之上,再对其进行正确的分配。由于交通出行的目的性决定了OD 矩阵在动态交通分配中的重要作用,因此在分配中假定OD矩阵是可以获取的已知确定量。除了已知时变交通需求 以外,路结构和动态特性也是必需的。在动态交通分配模型中,出于模型建立和求解的需要,往往假定路段旅行 时间和路段流出率是路段流量的函数,还假定路段之中产生车辆发生在路段末端节点,路段之中吸收车辆发生在 路段始端节点,这样车辆的吸收与产生只发生在节点处,路段之中不吸收和产生车辆。
交通流分配

19586 Charnes & Cooper 1959 Charnes & Cooper
1963 Jorgensen
1965 1966
1968
Overgaard Jewell
Braess
除了 Studies之外的相关研究
Charnes and Cooper (1958) 按照总路段流的积分函 数形式,提出了固定需求下交通网络均衡配流模型。后 来,他们利用求解线性规划的方法,针对费用函数的分 段线性形式,给出求解小规模网络下的模型算法。
• 2005年9月, WorldCat List of Records 的研究表明,全 世界373个图书馆收藏了Studies ,13个图书馆拥有该书 的兰德版本。7个图书馆拥有该书的西班牙版本。
• 2005年10月通过Web of Science 搜索发现,321篇文章引 用了Studies
Studies出版之前有关 网络均衡的研究
Knight
1924
Duffin 1947
Nash Wardrop
Prager
1951 1952
1954
1956
相关研究
• Knight (1924) 描述了一个包含两条路径的路网中的均衡和有效性 条件,同时纠正了Pigou(1918)文中的一个错误。
• “Suppose that between two points there are two highways, one of which is broad enough to accommodate without crowding all the traffic which may care to use it, but is poorly graded and surfaced, while the other is a much better road, but narrow and quite limited in capacity. If a large number of trucks operate between the two termini and are free to choose either of the two routes, they will tend to distribute themselves between the roads in such proportions that the cost per unit of transportation, or effective returns per unit of investment, will be the same for every truck on both routes. As more trucks use the narrower and better road, congestion develops, until a certain point it becomes equally profitable to use the broader but poorer highway.”
动态交通流分配

动态交通流分配浅析摘要:实现交通分配理论的交通分配模型可分为两大类:静态交通分配模型和动态交通分配模型,它们都有各自的优缺点。
静态交通分配模型假设交通需求和路段行程时间为常数或仅依赖于本路段上的交通流量,这对于交通量比较平稳、路段行驶时间受交通负荷影响较小的城市间长距离非拥挤的城市交通特性分析和路网规划是比较可行的。
而对于存在拥挤现象的城市交通网络,交通需求在一天之中变化甚大。
使得网络交通流的时空分布规律具有时变特性,从而导致路段行驶时间大大依赖于交通负荷的变化。
因此,在城市交通控制与管理中更需要考察路网中,交通流状态随空间与时间的演化过程,针对可能出现的拥挤和阻塞及时采取有效措施.确保城市交通系统平稳、高效地运行。
动态交通分配考虑了交通需求随时间变化和出行费用随交通负荷变化的特性,能够给出瞬间的交通流分布状态。
关键词:动态交通流分配定义现状意义存在问题The shallow analysis of Dynamic Traffic Assignment Abstract: the traffic assignment model of Traffic assignment theory can be divided into two categories: static and dynamic traffic assignment model for traffic assignment models, both of which have their own advantages and disadvantages. Static traffic assignment models assuming that traffic demand and link travel time is constant or only dependent on the traffic flow on this road, which is relatively stable for the traffic, roads and the traffic load less affected by the time the inter-city long distance non-urban traffic congestion characterization and network planning is more feasible. However, for there is congestion in the urban transport network., changes in traffic demand in the day are great, which makes the network traffic flow varies with time-varying spatial and temporal distribution of properties, resulting in roads and the time relied heavily on the traffic load changes. Thus, in urban traffic control and management of road, it is more significant to examine how traffic flow varies with space and tempo while studying the road network, and thus timely and effective measures can be taking for the congestion and obstruction., and that ensure that urban transport system operate smoothly and effectively. Dynamic traffic assignment included traffic demand changes over time and travel costs with the changing nature of traffic load, moreover, it can givean instant flow of traffic distribution.Key words: dynamic traffic assignment, definition, status quo, meaning, problems·0引言动态交通分配的这种功能使其在城市交通流诱导系统及智能运输系统的研究中具有举足轻重的作用。
浅谈动态交通分配的三种模型以及算法

浅析多时段动态交通分配模型以及动态交通分配的算法班级:运输(城市轨道交通)1203班学号:********姓名:***指导老师:陈旭梅王颖浅析多时段动态交通分配模型以及动态交通分配的算法12251104 刘君君城轨1203班【摘要】动态交通分配问题是在已知城市交通网络拓扑结构和网络中时变的交通需求的前提下,寻求交通网络上各有向路段上时变的交通量的问题。
自该问题提出以来.研究者们给出了各种分配模型来描述它。
这些模型大致可分为四类:一、仿真模型;二、数学规划模型;三、最优控制模型;四、变分不等式模型。
与以上四种模型相比,从不同的角度来看,还可以分为其他模型,如基于多时段动态交通分配模型、多用户动态交通分配模型、基于模糊旅行时间的动态交通分配模型等。
本文讨论的就是基于多时段动态交通分配模型以及动态交通分配的算法。
【关键词】基于多时段动态交通分配模型;混沌蚁群算法;Analysis of multi-period dynamic traffic assignment model and algorithm ofdynamic traffic assignment122251104 Liu Jun junThe class1203Abstract: Dynamic traffic assignment problem is known in urban traffic network topology and network traffic in the time-varying demand under the premise of seeking transport networks to time-varying traffic problems on the road. Since the issue. Researchers presented various distribution models to describe it. These models can be roughly divided into four categories: first, the simulation model, second, the mathematical programming model; third, the optimal control model of four, and variation inequality model. Compared with the above four models, from a different perspective, can also be divided into other models, such as those based on multi-period dynamic traffic assignment model and multi-user dynamic traffic assignment models, dynamic traffic assignment model based on fuzzy travel time. Article these unconventional perspectives of dynamic traffic assignment model and algorithm of dynamic traffic assignment.Key words: dynamic traffic assignment model based on multi-period, chaos Ant Colony optimization algorithm1 引言城市化水平的高低是反映人类生活水平高低的一个重要指标,当前城市化水平不断提高随之产生的交通拥挤与堵塞问题也变得越来越严重,解决交通拥挤的直接办法是提高路网的通行能力, 但无论哪个城市都存在可供修建道路的空间有限, 建设资金筹措困难等问题。
动态交通分配模型的文献综述

动态交通分配模型的文献综述动态交通流分配解析模型研究综述由于静态交通流分配理论不能体现OD需求矩阵随时间变化的起伏特征,动态交通流分配理论应运而生。
自1978年Merchant和Nemhauser首次提出了动态交通流分配的概念以来,动态交通流分配理论因其在拥挤网络的典型应用受到众多学者的青睐。
动态交通流分配是将时变的交通出行合理分配到不同的路径上,以降低个人的出行费用或系统总费用。
按照建模方法的不同,动态交通流分配模型可以分为动态交通流分配解析模型和动态交通流分配仿真模型。
动态交通流分配解析模型可以分为三类:数学规划模型、最优控制模型和变分不等式模型。
(1)数学规划模型Merchant和Nemhauser(1978)[1]首次采用数学规划的方法来描述动态交通流分配问题,建立了一个离散时间的、非凸的非线性规划模型(记为M-N模型)。
在静态假定下,该模型可以转换为静态的系统最优分配模型。
Ho(1980)[2]推导了M-N模型最优解的充分性条件,并提出了该模型的分段线性算法。
Carey(1986)[3]改进M-N模型为非线性凸规划,并证明了模型解的惟一性。
上述模型均局限于多个起点、一个终点的简单网络。
Carey(l992)[4]首次提出了动态交通流分配的FIFO(First-In-First-Out)规则,指出当网络扩展为多个终点时,FIFO 原则必将导致模型解得可行域为非凸集合,如果不满足该原则,则模型解不合理。
FIIFO原则的提出使得DTA问题的数学规划建模遇到了困难。
Janson(1991)[5]最早尝试建立用户最优的动态交通流分配模型,但模型部分假设违反了FIFO原则,算法的数学性质也不足够好,有可能导致不符合实际交通情况的行为。
Ziliaskopoulos(2000)[6]引入元胞传输模型建立了一个系统最优DTA线性规划模型,不需将路段出行时间函数作为路段交通流量传播的唯一工具,而是按照细胞传播模型来处理交通流的传播,为动态交通流分配问题建模提供了一个新的思路。
第八章 交通流分配 ppt课件

(不包括不能自由选择线路公共电汽车等) • 方法适用于人员对固定线路的公共交通径路和工具的选择
13
第二节 交通流分配基本概念
二、交通阻抗 交通阻抗直接影响到交通流路径的选择和流量的分配。道 路阻抗在交通分配中可以通过路阻函数描述,所谓路阻函 数是指路段行驶时间与路段交通负荷,交叉口延误与交叉 口负荷之间的关系。在具体分配过程中,由路段行驶时间 及交叉口延误共同组成出行交通阻抗。(路段行驶时间与 路段交通负荷或者交叉口延误与交叉口之间的函数关系)
影响交通流分布的两种机制 • 系统用户即各种车辆试图通过在网络上选择最佳行
驶路线来达到自身出行费用最小目标 • 路网提供给用户的服务水平与系统被使用的情况相
关,车流量越大,用户遇到的阻力越高。 结果 :最佳出行路线和流量分布结果难以确定
9
第二节 交通流分配基本概念
一、交通流分配
交通流分配:将预测的 交通小区i和交通小区j之 间的分布交通量qij ,根据 已知路网描述,按一定规 则符合实际地分配到路网 中的各条道路上,进而求 出路网中各路段的交通流 量 xa
路段阻抗:
a:时间与距离成正比,与路段流量无关(城市轨道交通网) b:时间与距离不一定成正比,与路段流量有关 (公路网、
城市道路网)
广义定义
Ca= f (﹛V﹜)
16
第二节 交通流分配基本概念
美国公路局BPR函数 ta = t0 { 1 + α ( qa / ca )β }
ta —— 路段a的阻抗 t0 —— 零流阻抗,路段流量为零时车辆行驶所需时间 qa —— 路段a上的交通量
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第二节 交通流分配基本概念
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动态交通流分配浅析摘要:实现交通分配理论的交通分配模型可分为两大类:静态交通分配模型和动态交通分配模型,它们都有各自的优缺点。
静态交通分配模型假设交通需求和路段行程时间为常数或仅依赖于本路段上的交通流量,这对于交通量比较平稳、路段行驶时间受交通负荷影响较小的城市间长距离非拥挤的城市交通特性分析和路网规划是比较可行的。
而对于存在拥挤现象的城市交通网络,交通需求在一天之中变化甚大。
使得网络交通流的时空分布规律具有时变特性,从而导致路段行驶时间大大依赖于交通负荷的变化。
因此,在城市交通控制与管理中更需要考察路网中,交通流状态随空间与时间的演化过程,针对可能出现的拥挤和阻塞及时采取有效措施.确保城市交通系统平稳、高效地运行。
动态交通分配考虑了交通需求随时间变化和出行费用随交通负荷变化的特性,能够给出瞬间的交通流分布状态。
关键词:动态交通流分配定义现状意义存在问题The shallow analysis of Dynamic Traffic Assignment Abstract: the traffic assignment model of Traffic assignment theory can be divided into two categories: static and dynamic traffic assignment model for traffic assignment models, both of which have their own advantages and disadvantages. Static traffic assignment models assuming that traffic demand and link travel time is constant or only dependent on the traffic flow on this road, which is relatively stable for the traffic, roads and the traffic load less affected by the time the inter-city long distance non-urban traffic congestion characterization and network planning is more feasible. However, for there is congestion in the urban transport network., changes in traffic demand in the day are great, which makes the network traffic flow varies with time-varying spatial and temporal distribution of properties, resulting in roads and the time relied heavily on the traffic load changes. Thus, in urban traffic control and management of road, it is more significant to examine how traffic flow varies with space and tempo while studying the road network, and thus timely and effective measures can be taking for the congestion and obstruction., and that ensure that urban transport system operate smoothly and effectively. Dynamic traffic assignment included traffic demand changes over time and travel costs with the changing nature of traffic load, moreover, it can givean instant flow of traffic distribution.Key words: dynamic traffic assignment, definition, status quo, meaning, problems·0引言动态交通分配的这种功能使其在城市交通流诱导系统及智能运输系统的研究中具有举足轻重的作用。
因而,研究动态交通分配理论.并将其应用于交通控制与管理是十分必要的。
同时,动态交通分配为交通流管理与控制动态路径诱导等提供了依据,也是智能交通系统的重要理论基础。
·1定义·1.1交通分配交通分配是交通规划中的一个重要步骤,它是将调查得到的起讫点之间的出行分布数据(OD矩阵), 按照一定的规则分配到路网中的各条道路上,从而推测各条道路上的交通量,并以此作为路网规划及设计的依据。
一系列的OD矩阵推算模型均建立在一个共同的假设之上,即网络交通满足平衡条件,及交通流在网络上的分配服从Wardrop第一、第二原理。
其推算模型是以分配的OD量总出行时间与观测的总出行时间最接近为目标函数然后进行求解·1.2动态交通分配动态交通分配问题是在交通供给状况以及交通需求状况已知的条件下分析其最优的交通流量分布模式。
它应既考虑到交通的时变性又应考虑到交通设施服务水平的时变特性。
将时变的交通出行合理分配到具有不同服务水平的路径上以降低个人出行费用或系统总费用。
交通流的时变性包括以下几方面:(1)出行发生时间的变性。
出行者在分析了道路的拥挤状况后会调整出发的时间以避开高峰期,来减少路上的消耗时间。
(2)到达目的地时间的变性。
提前或延后到达要视在路上消耗的时间而定。
(3)高峰期交通流的不均匀性。
消除了因静态模型将交通流视为均匀分布而低估的出行时间和拥挤程度。
(4)OD对之间的最短路径的时变性。
(5)拥挤点的时空变化特性。
拥挤是一个运动的“瓶颈”,不是固定的,而是时空变化·2动态交通流分配理论发展现状动态交通流分配理论从提出至今经过了20多年的发展,在理论研究和方法应用上都有了一定的进步,国内外在动态交通流分配领域的研究都在积极地进行当中。
国外在理论、方法和应用上的研究较之国内要超前,同时,无论国外还是国内在理论方面的研究成分居多,而在实际应用上还有待进一步发展。
总体来说,自动态分配概念提出至今,其研究仍然处于发展阶段。
主要原因是考虑了时间变动因素后,建立合适的数学模型和设计合适的算法变得十分困难。
纵观国内外对动态交通分配理论和方法的研究,从研究方法角度而言,可以分为数学规划建模方法、最优控制理论建模方法、变分不等式理论建模方法和计算机模拟方法等四种途径。
人们对于数学分析方法的探讨比较热烈和深入,而对于计算机模拟方法则很少问津。
(1)数学规划方法Merchant和Nemhauser于1978年第一个以数学规划方法对动态交通分配问题进行了开创性的研究,他们提出了用离散时间、非凸的非线性规划来表达的系统最优分配模型。
Ho在1980年为这个M—N模型提出了分段线性化算法,而后又提出了应用嵌套式分解算法在超立方并行计算机上求解的方法。
为了进行有效的最优性分析,1987年,Carey在M—N模型的基础上进行了改进,构造了一个非线性的凸规划模型。
上述各个阶段的模型为动态交通分配理论的发展带来了巨大的推动力,但是各模型的最大缺点是局限于多个起点和单个终点的简单网络,用于理论分析可以,但要应用到现实中多个起点和多个终点的城市交通网络,还需大量的研究和努力。
(2)最优控制理论1980年,Luque和Friesz提出了应用最优控制理论解决动态系统最优模型的新思想,他们将M—N模型改进成为一个连续时间的最优控制问题。
到1989年,Luque和Friesz等人研究了单个起点和单个终点的简单网络的最优控制理论模型。
随后,Wie,Friesz和Tobin在1990年,Ran和Boyce等人在1993年发表的文章中,建立的模型均采用了最优控制理论方法建模。
最优控制理论方法建立的模型具有易于分析的优点,但是对于Friesz和Wie等人提出的模型,目前仍然没有有效、成熟的求解算法。
(3)变分不等式(VI)Janson在1990年和1991年发表文章,提出了动态交通分配的多目标规划模型,之后Jayakfishnan 和Tski等人于1995年对该模型进行了改进,使其更加完善。
Friesz和Bemstein在1993年提出了动态系统最优的变分不等式模型。
这些模型极大地丰富了动态交通分配的研究方法,从不同角度为解决动态分配问题做出了有益的尝试。
(4)计算机模拟方法另外,Mahmasani和Peeta在1993年提出了一个计算机模拟的动态交通分配模型,考虑了随时间变化的交通需求以及交通拥挤条件下排队的形成等影响因素,但是该模型没有考虑小区OD数据到路段OD数据的转换,在路网阻抗的计算上采取了简化的方法。
·3动态交通流分配研究的意义纵观交通流分配理论研究的发展轨迹,从对路网描述的粗细、交通需求的反映、路径选择机制的刻画、路网阻抗模型的建立等等角度,一直都是处在不断克服发现的缺陷、弥补自身不足、自我完善发展的进程中。
在这一进程中,人们越来越强烈意识到进行动态交通流分配理论和方法研究的意义和迫切性。
·3.1动态分配是交通流理论自身发展,不断完善的需要(理论发展的趋势)交通流分配理论发展的过程中,人们往往把更多的注意力都投放在对“静态交通分配”理论与方法的研究攻关上。
静态交通分配家丁了在建模时间段内的交通需求是常数值,也就是家丁交通流分布形态是固定不变的。
可以说,静态交通流分配已经有了较成熟的发展,但是它并不是完美无缺的,仍然存在着有待解决的问题,甚至是严峻的问题。
这里所说的问题并不是求解方法存在的不足,而是问题就出在静态分配理论的前提条件的假设上。
因为,现实交通网络上的交通流不是固定不变的,而是具有在时间、空间上变化的时变性,交通流每天都变化着,同一天的不同时间也变化着,因此实际的交通流是动态的。
具体来说,主要表现为:(1)出行者出发、到达时间的时变性。
出行者根据道路的拥挤时间和程度,会调整出发时间,或者提。