[科普中國(guó)]-限制容量分配模型

限制容量分配模型是指在交通量分配時(shí)，考慮隨著路段交通量的增加，受路段通行能力的限制，車輛行駛速度逐漸降低，路段通過(guò)時(shí)間增加，后續(xù)分配的交通量重新選擇新的“最短路徑”進(jìn)行分配的模型，它是交通規(guī)劃的重要組成部分，是研究交通流量均衡、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、道路建設(shè)等的基礎(chǔ)。1

簡(jiǎn)介容量限制分配是一種動(dòng)態(tài)的交通分配方法，它考慮了路權(quán)與交通負(fù)荷之間的關(guān)系，比較符合實(shí)際情況。采用該方法分配出行量時(shí)，需先將原O-D表（n×n）階分解成K個(gè)O-D分表（n×n）階，然后分K次用最短路分配模型分配O-D量，每次分配一個(gè)O-D分表，并且每分配一次，采用路阻函數(shù)修正一次路權(quán)，直到把k個(gè)O-D分表全部分配到網(wǎng)絡(luò)上。

原理該法有容量限制-增量加載分配和容量限制-迭代平配兩種形式。前者先將原OD表分解成K個(gè)分表，再進(jìn)行K次最短路徑的分配。每分配一次，需按路阻函數(shù)修正一次出行時(shí)間，或修正以其他定量值表示(如成本)的阻抗，直至K個(gè)OD分表全部分配完畢。分配次數(shù)K和每次分配的OD量比例視道路網(wǎng)絡(luò)的大小而定。一般取K=5，每次分配量分別為30%、25%、20%、15%、10%。后者不需分解OD表，先假設(shè)各路段交通量為零，據(jù)此計(jì)算阻抗，用最短路徑法進(jìn)行分配，然后再按分配上去的交通量計(jì)算新的阻抗，再分配新的交通量，比較前后兩次的阻抗和交通量，若滿足精度要求則停止迭代，否則繼續(xù)迭代，直至達(dá)到精度。由于能事先估計(jì)工作量，便于上機(jī)安排，后者比前者應(yīng)用更多。

容量限制下的交通分配交通分配是交通規(guī)劃的重要組成部分，是研究交通流量均衡、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、道路建設(shè)等的基礎(chǔ)。交通分配的理論研究及仿真模擬表明，隨機(jī)用戶平衡（SUE —Stochastic User Equilibrium）分配比確定性用戶平衡（UE —User Equilibrium）分配及系統(tǒng)最優(yōu)（SO —System Optimization）的分配更具有合理性，在容量限制條件下的交通分配是一種混合的交通，即存在系統(tǒng)最優(yōu)信息下的分配，也存在用戶的隨機(jī)決策。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通需求日益提高，不可回避的要出現(xiàn)交通擁擠的情形，該情形不是簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)上所謂需求與供給的平衡，而是受制于交通規(guī)劃影響的結(jié)果，它是一個(gè)完全信息下的Stackelberg博弈均衡。由于供給受經(jīng)濟(jì)水平和土地使用等制約，特別是在城市道路交通中，路網(wǎng)交通容量瓶頸一直是交通規(guī)劃的研究重點(diǎn)。交通容量取決于路段容量和路網(wǎng)容量，而路網(wǎng)容量最終取決于路段容量，二者之間的關(guān)系密切但復(fù)雜，不能簡(jiǎn)單的用“正比例”來(lái)描述。研究容量限制要從路段的阻抗入手，根據(jù)分配手法可分為路段阻抗可變和阻抗不變兩類，前者多用于傳統(tǒng)交通規(guī)劃;后者能較好的反映路段的交通流的實(shí)際狀況，因此它成為解決容量限制的交通規(guī)劃所常采用的方法。2

模型改進(jìn)及軟件開發(fā)改進(jìn)不少學(xué)者針對(duì)我國(guó)的交通實(shí)際情況，試圖用行駛時(shí)間與機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車交通負(fù)荷之間的線性或非線性回歸關(guān)系式作為路阻函數(shù)。原則上這種路阻函數(shù)考慮了機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車交通負(fù)荷的影響，比較符合實(shí)際情況。但通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，采用這種方法確定的回歸關(guān)系式相關(guān)系數(shù)很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工程設(shè)計(jì)要求?？梢?jiàn)采用簡(jiǎn)單的回歸經(jīng)驗(yàn)公式作為路阻函數(shù)是不合理的，缺乏理論依據(jù)，且通用性受到很大限制。而純理論的路阻函數(shù)不能反映實(shí)際的交通狀況，故采用半理論半經(jīng)驗(yàn)的路阻函數(shù)比較合理。即先根據(jù)流量、車速、密度三參數(shù)關(guān)系確定路阻函數(shù)的理論模型理論模型中只考慮機(jī)動(dòng)車交通負(fù)荷的影響，然后對(duì)理論模型進(jìn)行非機(jī)動(dòng)車交通負(fù)荷、車道數(shù)、車道寬度等影響修正。3

軟件開發(fā)對(duì)于容量限制分配，采用先進(jìn)的true basic語(yǔ)言編制軟件編制，執(zhí)行框如右圖所示。該軟件有速度快、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于大中城市的交通規(guī)劃。

優(yōu)勢(shì)由于容量限制交通分配模型具有快速、省內(nèi)存等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。改進(jìn)后的容量限制分配模型，保留了原模型的結(jié)構(gòu)，其主要內(nèi)容全部被更新或充實(shí)，使模型更加完善，特別適用于我國(guó)的城市交通規(guī)劃及區(qū)域公路網(wǎng)規(guī)劃。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

宋春霖 - 副教授 - 江南大學(xué)