《交通规划复习》PPT课件.ppt

交 通 规 划,东南大学交通学院,课程内容,3,第一章 交通规划概论,4,交通规划的定义、分类与层次划分,2,交通规划的目的与任务,3,交通规划的总体设计,4,城市交通规划发展历程,1,5,古代城市交通规划,城市产生,近代城市交通规划,现代城市交通规划,未来城市交通规划,近代资本主义诞生,1959年芝加哥交通规划,可持续发展思想社会信息化进程,一、城市交通规划发展历程,代表:中国,代表:英、美,代表:欧、美,6,根据特定交通系统的现状与特征，用科学的方法预测交通系统交通需求的发展趋势及交通需求发展对交通系统交通供给的要求，确定特定时期交通供给的建设任务、建设规模及交通系统的管理模式、控制方法，以达到交通系统交通需求与交通供给之间的平衡，实现交通系统的安全、畅通、节能、环保的目的。,二、交通规划的定义,7,三、交通规划的分类,区域交通系统规划 主要指五大运输方式的发展规划以及各专项规划。城市交通系统规划 一般指城市综合交通系统规划（重点是道路交通系统规划），对于大城市、特大城市还包括各专项规划。,8,四、交通规划的层次划分,城市道路交通系统规划 城市道路网络系统规划城市停车场系统规划城市公共客运交通系统规划城市常规公交系统规划城市轨道交通系统规划城市出租车交通规划城市快速公交（BRT）网络系统规划,1、城市交通系统规划的层次划分,城市交通管理规划城市交通需求管理规划城市交通系统管理规划城市交通运行组织规划城市物流系统规划城市智能交通系统规划,9,公路交通系统规划 公路网络系统规划 公路枢纽规划运输物流规划,2、区域交通系统规划的层次划分,10,铁路交通系统规划 区域高速铁路系统规划（经济发达的沿海地区）快速铁路网络系统规划干线铁路网络系统规划专用铁路网络系统规划铁路场站规划铁路场站运输组织规划,11,水运交通系统规划 内河航道网络系统规划远洋航线网络规划港口码头发展规划航空交通系统规划 航空线路网络规划机场布局发展规划管道运输系统规划,12,五、交通规划的目的,交通规划是交通运输系统建设与管理科学化的重要环节，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。,13,六、交通规划的任务,通过深入的调查、必要的勘测和科学的定量分析，在剖析、评价现有交通运输系统状况及综合运输状况并揭示其内在矛盾的基础上，根据客货流分布特点、发展态势及交通量、运输量的生成变化特征，提出规划期交通运输系统发展的总目标和大布局，划分不同路线的性质、功能及技术等级，拟定主要路线的走向和主要控制点，列出分期实施的建设序列，提出确保实现规划目标的政策与措施，科学地预测发展需求，细致地确定合理布局。,14,七、交通规划的主体内容,交通系统现况调查；交通系统存在问题诊断；交通系统交通需求发展预测；交通系统规划方案设计与优化；交通系统规划方案综合评价；交通系统规划方案的分期实施计划编制；交通系统规划的实施。,15,交通规划的执行过程框图,16,交通规划期限 交通规划一般分近期、中期、远期三个阶段：近期以距基准年15年为宜，最长不超过10年；中期以距基准年515年为宜，最长不超过20年；远期以距基准年1530年为宜，最长不超过50年。,八、交通规划的范围及期限,17,交通规划的影响范围分直接规划区及间接影响区：直接规划区为规划网络的所在行政区划；间接影响区为与规划区相邻区域及与规划区有交通往来的区域。,交通规划的影响范围,18,第二章 道路交通调查与数据分析,19,社会经济及土地利用基础资料调查分析,2,起迄点调查,3,交通量与交通设施调查,4,概述,1,道路交通管理调查,5,交通规划数据库,6,20,道路交通调查内容,1、城市道路交通规划调查内容,21,2、区域公路交通规划调查内容,22,城市社会经济及土地利用基础资料调查服务于城市道路交通规划。主要包括城市社会经济基础资料调查、城市土地利用基础资料调查和城市自然情况调查等内容。区域社会经济基础资料调查服务于区域公路交通规划。主要包括国家有关政策方针调查、资源环境调查、社会经济调查。,第二节 社会经济及土地利用基础资料调查分析,23,第三节 起讫点调查,起讫点调查，又称OD（Origin-Destination）调查，是为了全面了解交通的源和流，以及交通源流的发生规律，对人、车、货的移动，从出发到终止过程的全面情况，以及有关的人、车、货的基本情况所进行的调查。,24,OD调查项目,1、城市道路交通规划OD调查项目（1）境界线内OD调查客流OD调查 货流OD调查 机动车出行OD调查（2）境界线OD调查 2、区域公路交通规划OD调查项目 主要包括机动车出行OD调查、交通枢纽货流OD调查、交通枢纽客流OD调查。,25,1、组织调查机构2、调查准备3、确定抽样率及抽样方法4、调查人员培训5、制订调查计划6、典型试验7、实地调查,OD调查的步骤,26,居民出行OD调查的内容包括居民的职业、年龄、性别、收入等基础情况，以及各次出行的起点、讫点、时间、距离、出行目的、所采用的交通工具等出行情况。,城市居民出行OD调查,27,从出发到终止的全面情况,人的基本情况,28,机动车出行OD调查,城市机动车出行OD调查包括公交车出行OD调查及非公交车出行OD调查两类。除城市公交车外的其他机动车出行OD调查，一般有以下几种方法：1、发（收）表格法 2、路边询问法 3、登记车辆牌照法 4、车辆拴签法 5、明信片调查法,29,30,OD调查资料统计分析的基本内容,（1）出行产生（2）出行分布（3）出行方式（4）出行时间、距离（5）其它有关参数,31,城市居民出行OD调查资料统计分析出行产生。包括统计职业、年龄、不同性质的用地等各种相关 因素的不同状况下，各种出行目的的城市居民在市内的出行产生量，根据统计的结果，分析这些相关因素对城市居民在市内的出行产生的影响等。出行分布。包括统计境界线内各交通区之间总出行及分目的、分方式的居民出行OD量等。出行方式。包括统计城市居民在市内出行的出行方式结构等。出行时间及出行距离。包括统计城市居民在市内总出行和分方式出行的平均出行时间，及统计居民在境界线内各交通区之间各种出行方式的平均出行时间及出行距离等。,32,第三章 交通需求预测,33,第一节 概 述,交通需求分析预测的内容，主要是根据交通系统及其外部系统的过去和现状预测未来，根据历史经验、客观资料和逻辑判断，寻求交通系统的发展规律和未来演变趋势的过程。,34,道路交通需求预测可以划分为城市交通需求预测和区域交通需求预测两大类。城市交通需求分析与发展预测包括城市社会经济分析及发展预测、城市客运交通分析及发展预测和城市货运交通分析及发展预测三大部分。区域交通需求分析与发展预测包括区域客运交通分析及发展预测和区域货运交通分析及发展预测两大部分。,35,“四阶段”法各阶段成果,生成预测各交通区发生、吸引总量分布预测各交通区相互之间OD量（OD总量矩阵）方式划分预测各交通区相互之间不同交通方 式的OD量（分方式OD矩阵）交通分配各路段、交叉口（道路网）交通流量,36,第二节 交通生成预测,交通生成预测是交通需求四阶段预测中的第一阶段，是交通需求分析工作中最基本的部分之一，目标是求得各个对象地区的交通需求总量，即交通生成量(Trip Generation)，进而在总量的约束下，求出各交通小区的发生(Trip Production)与吸引交通量(Trip Attraction)。,37,生成交通量,发生交通量,吸引交通量,38,1、原单位法2、交叉分类法3、个人分类方法,交通生成总量的预测,39,1、原单位法2、增长率法3、交叉分类法4、函数法,发生与吸引交通量的预测,40,在交通需求预测时，要求各小区的发生交通量之和与吸引交通量之和相等，且各小区的发生交通量或吸引交通量之和均等于交通生成总量。调整方法：（1）总量控制法；（2）调整系数法,41,第三节 交通分布预测,交通分布预测是交通需求四阶段预测中的第二阶段，是把交通的发生与吸引量预测获得的各小区的出行量转换成小区之间的空间OD量，即OD矩阵。,42,43,交通分布预测的方法一般可以分为两类，一类是增长系数法，一类是综合法。增长系数法假定将来OD交通量的分布形式和现有的OD表的分布形式相同，在此假定的基础上预测对象区域目标年的OD交通量，常用的方法包括常增长系数法、平均增长系数法、底特律（Detroit）法、福莱特（Fratar）法、佛尼斯（Furness）法等。,44,综合法从交通分布量的实际分析中，剖析OD交通量的分布规律，并将此规律用数学模型表现，然后用实测数据标定模型参数，最后用标定的模型预测交通分布量，其方法包括重力模型法、介入机会模型法、最大熵模型法等。,45,一、增长系数法,根据函数的种类不同，增长系数法可以分为常增长系数法（Unique Growth Factor Method）、平均增长系数法（Average Growth Factor Method）、底特律法（Detroit Method）、福莱特法（Fratar Method）和佛尼斯法（Furness Method）。,46,1、常增长系数法,常增长系数法假定 qij的增长仅与i小区的发生量增长率有关，或仅与j小区的吸引量增长率有关，或仅与生成量的增长率有关，是一个常量。增长函数为：,47,2、平均增长系数法,平均增长系数法假设i，j小区之间的交通分布量 的增长系数是i小区出行发生量增长系数和j小区出行吸引量增长系数的平均值，即：,48,3、底特律法（Detroit Method）,底特律法假设i，j小区间交通分布量 的增长系数与i小区出行发生量和j小区出行吸引量增长系数之积成正比，与全规划区出行生成总量的增长系数成反比，即：,49,福莱特法假设i，j小区间分布交通量qij的增长系数不仅与i小区的发生增长系数和j小区的吸引增长系数有关，还与整个规划区域的其他交通小区的增长系数有关。,4、福莱特法（Fratar Method）,，,i 小区的位置系数,j 小区的位置系数,50,5、佛尼斯法（Furness Method）,佛尼斯法假设i，j小区间交通分布量 的增长系数与i小区的发生增长系数和j小区的吸引增长系数都有关系。,51,6、增长系数法的特点,1）优点结构简单、实用的比较多，不需要交通小区之间的距离和时间。可以适用于小时交通量或日交通量等的预测，也可以获得各种交通目的的OD交通量。对于变化较小的OD表预测非常有效。预测铁路车站间的OD分布非常有效。,52,2）缺点必须有所有小区的OD交通量。对象地区发生大规模变化时，该方法不适用。交通小区之间的交通量值较小时，也不如下问题：若现状交通量为零，那么将来预测值也为零；对于可靠性较低的OD交通量，将来的预测误差将被扩大。,53,重力模型法（Gravity Model）是一种最常用的方法，它根据牛顿的万有引力定律，即两物体间的引力与两物体的质量之积成正比，而与它们之间距离的平方成反比类推而成。重力模型法预测出行分布考虑了两个交通小区的吸引强度和它们之间的阻力，认为两个交通小区的出行吸引与两个交通小区的出行发生量与吸引量成正比，而与交通小区之间的交通阻抗成反比。,二、重力模型法,54,1、无约束重力模型,Casey在1955年提出了如下重力模型，该模型也是最早出现的重力模型：式中，分别表示i小区和j小区的人口；i，j小区之间的距离；系数。,55,2、单约束重力模型,1)乌尔希斯重力模型 待定系数 根据现状OD调查资料拟合确定，一般可采用试算法等数值方式，以某一指标作为控制目标，通过用模型计算和实际调查所得指标的误差比较确定。,56,2)美国公路局重力模型（B.P.R.模型）,i小区到j小区的实际交通分布量与计算交通分布量之比,i小区到j小区的实际分布交通量与i小区的出行发生量之比,57,3、双约束重力模型,同时满足守恒条件的 是不存在的，因此，将重力模型修改为如下形式：此模型为双约束重力模型。,58,4、重力模型的特点,1）优点（1）直观上容易理解。（2）能考虑路网的变化和土地利用对人们的出行产生的影响。（3）特定交通小区之间的OD交通量为零时，也能预测。（4）能比较敏感地反映交通小区之间行驶时间变化的情况。,59,2）缺点（1）模型尽管能考虑到路网的变化和土地利用对出行的影响，但缺乏 对人的出行行为的分析，跟实际情况存在一定的偏差。（2）一般，人们的出行距离分布在全区域并非为定值，而重力模型将 其视为定值。（3）交通小区之间的行驶时间因交通方式和时间段的不同而异，而重 力模型使用了同一时间。（4）求交通小区内部交通量时的行驶时间难以给出。（5）交通小区之间的距离小时，有夸大预测的可能性。（6）利用最小二乘法标定的重力模型计算出的交通分布量必须借助于 其他方法进行收敛计算。,60,常用交通分布预测模型特点,61,第四节 交通方式划分,所谓交通方式划分（Modal Split）就是出行者出行时选择交通工具的比例，它以居民出行调查的数据为基础，研究人们出行时的交通方式选择行为，建立模型从而预测基础设施或交通服务水平等条件变化时交通方式间交通需求的变化。,62,一、转移曲线法,转移曲线是根据大量的调查统计资料绘出的各种交通方式的分担率与其影响因素之间的关系曲线。较为简单、直观的交通方式预测是用转移曲线诺模图。,63,重力模型转换型交通方式预测模型：重力模型考虑了交通方式阻抗，比较贴近实际交通状况，但是参数标定比较困难。,t种交通方式的分担率,交通方式a的阻抗,二、重力模型的转换模型,64,三、回归模型法,回归模型是通过建立交通方式分担率与其相关因素间的回归方程，作为预测交通方式模型。交通方式的回归方法有时与交通生成的回归方法组合使用，直接得出各种交通方式的交通生成，这即是交通生成与方式的回归组合模型：,交通区i、交通方式m的交通产生量,相关因素，如人口、土地使用、生活水平指标等,65,四、非集计模型（disaggregate method）,目前，我国交通方式预测多采用传统的集计方法，它存在着缺少明确的行为假说、模型的一致性差、预测所需调查样本大、处理样本时间长及模型的可转移性差等缺陷，其最根本的缺陷是模型系统本质上无法反映个体出行行为。与之相比，非集计模型的优势是有明确的行为假说、模型的一致性好、模型标定所需调查样本少、模型有较好的时间和地区可转移性。,66,五、交通方式预测实用方法,根据各种交通方式的特点，交通方式可分为自由类、条件类和竞争类三种，三类交通方式有不同的影响因素和分担规律。因此应采用不同的模型、方法对其进行预测。,67,从目前国内城市交通预测的实践来看，在进行居民出行方式划分预测中，一个普遍的趋势是定性分析和定量分析相结合，在宏观上依据未来国家经济政策、交通政策及相关城市的比较对未来城市交通结构作出估计，然后在此基础上进行微观预测。一般采用这样的思路：宏观与微观相结合，宏观预测指导微观预测。,68,第四章 道路交通网络分析,69,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。,70,（1）将现状OD量在现状交通网络上分配，以分析目前交通 网络的运行状况。（2）规划年OD分布预测值在现状交通网络上分配，以发现 对规划年的交通需求来说，现状交通网络的缺陷，为 交通网络规划设计提供依据。（3）规划年OD分布预测值在规划交通网络上分配，以评价 交通网络规划方案的优劣。,交通分配的作用,71,交通分配的成果,道路路段交通量道路交叉口交通量道路路段服务水平道路交叉口服务水平道路路段平均车速道路交叉口平均延误,72,第二节 交通网络的计算机表示方法,权矩阵,邻接矩阵,邻接目录表,73,邻接矩阵,邻接矩阵L是一个n阶方阵（n是网络中节点的数量）。其中的元素lij表示交通网络中节点的邻接关系，定义为：,74,三、邻接目录表,采用邻接矩阵的方法将浪费大量的计算机内存用于存储实际上无用的信息0，大大降低了计算效率。邻接目录表采用两组数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；另一组为二维数组V(i,j)，表示与i节点相连接的第j个节点的节点号。,75,四、权矩阵,邻接矩阵和邻接目录表都只能表示节点之间是否存在连接关系，无法表达相邻节点之间交通线路的阻抗（权重），权矩阵用来表示相邻节点之间交通线路的阻抗（如节点之间的连接长度、行驶时间或行驶费用等）。,76,对于带阻抗的交通网络，可定义阻抗矩阵为：权矩阵中的“权”，可以是节点之间的连接长度、行驶时间或行驶费用等指标，根据实际需要而定。,77,第三节 交通阻抗分析方法,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。,78,路段路阻函数,1、路段路阻函数常用模型（1）美国联邦公路局路阻函数模型（BPR函数）建议=0.15,=4。,两交叉口之间的路段行驶时间（min）,交通量为0时，两交叉口之间的路段行驶时间（min）,路段机动车交通量（辆/h）,路段实用通行能力（辆/h）,79,（2）回归路阻函数模型,式中：V1、V2机动车、非机动车路段交通量（辆/h）；C1、C2机动车、非机动车路段实用通行能力（辆/h）；k1、k2、k3、k4回归参数。,或,80,2、路段路阻函数理论模型,车速与交通负荷无关,车速与交通负荷线性相关,车速与交通负荷呈以横轴为渐近线的非线性关系,81,在有基础调查资料的情况下，可以根据实测的路段交通量及车速数据标定上述3种情况下的车速-交通负荷关系模型，当无调查资料时，建议用以下模型作为路阻函数：,交通量为零时的行驶车速（Km/h）,82,在交叉口进口道几何条件及交通负荷相同的情况下，可取各类交叉口的平均延误为信号交叉口平均延误的某一倍数，即：d(i,j)(无控)=K1d(i,j)(信号)d(i,j)(环交)=K2d(i,j)(信号)d(i,j)(立交)=K3d(i,j)(信号)式中：参数K1、K2、K3可根据高峰小时各类交叉口的实 测延误确定。,交叉口延误,83,路权的计算,交通分配中的路权(即两交叉口之间的出行时间)等于路段行驶时间与交叉口延误之和。T(i,j)=t(i,j)+d(i,j)式中：T(i,j)路段i,j的路权；t(i,j)路段i,j的行驶时间；d(i,j)在i交叉口与j交叉口相邻进口道上的车辆 平均延误。,84,第四节 平衡分配方法,对于交通分配，国内外均进行过较多的研究，数学规划方法、图论方法以及计算机技术的发展，为合理的交通分配模型的研制及应用提供了坚实的基础。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，并以Wardrop第一、第二原理为划分依据。,85,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。,86,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，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（Syetem-Optimized 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。,87,非平衡模型都不用数学表达式描述。根据分配手法可分为路段阻抗可变（有迭代）和阻抗不变（无迭代）两类，就路径选择可分为单路径和多路径两类。,88,一、用户平衡分配模型（UE模型）,满足Wardrop第一原理的交通分配模型称为用户平衡模型。Beckmann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。,89,Beckmann用户平衡分配模型反映了用户对路径的选择的行为准则。任何系统中有行为选择能力的个体总是以自己利益最大化来决定自己的行为。因此该原理正是反映了交通网络中用户实际选择出行路径的情况。,90,系统最优原理（wardrop第二原理）：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。第二原理反映的则是系统的管理者的主观愿望，一般情况下它与交通网络上的实际交通分配情况存在差距。但是它可以作为对系统的评价指标，为管理者提供一种决策方法。,二、系统最优分配模型（SO模型）,91,第五节 非平衡分配方法,非平衡模型具有结果简单、概念明确、计算简便等优点，因此在实际工程中得到了广泛的应用。非平衡模型根据其分配手段可分为无迭代和有迭代两类，就其分配形态可分为单路径与多路径两类。,92,一、最短路交通分配方法（全有全无分配方法）,最短路交通分配是一种静态的交通分配方法。在该分配方法中，取路权为常数，即假设车辆的平均行驶车速不受交通负荷的影响。每一OD点对的OD量被全部分配在连接该OD点对的最短线路上，其他道路上分配不到交通量。,93,A,B,100,100,100,出行量 T(AB)=100辆,最短路交通分配,94,95,这种分配方法的优点是计算相当简便，其致命缺点是出行量分布不均匀，出行量全部集中在最短路上。这种分配方法是其他各种交通分配方法的基础。由于在最短路分配过程中，每一OD点对的OD量被全部分配在连接该OD点对的最短线路上，因此通常采用最短路分配方法确定道路交通的主流向。,96,二、容量限制交通分配方法,容量限制交通分配是一种动态交通分配方法，它考虑了路权与交通负荷之间的关系，即考虑了道路通行能力的限制，比较符合实际情况，该方法在国际上比较通用。,97,98,三、多路径交通分配方法,与单路径(最短路)分配方法相比,多路径分配方法的优点是克服了单路径分配中流量全部集中于最短路上这一不合理现象，使各条可能的出行路线均分配到交通量，各出行路线长度的不同，决定了它所分配到的流量的大小。,99,100,四、容量限制多路径交通分配方法,在多路径分配模型中，认为路段行驶时间为一常数，这与实际的交通情况有一定的出入。实际上，路段行驶时间与路段交通负荷有关，在容量限制多路径分配模型中，考虑了路权与交通负荷之间的关系及交叉口、路段通行能力的限制，使分配结果加合理。,101,