基于起讫点的均衡交通分配算法

摘要

道路等级级配不合理、道路功能不明确，造成交通秩序紊乱，道路资源无法得到充分利用，道路网效能低下，产生严重拥堵。因此必须对道路等级级配进行研究，尤其需研究如何得到合理等级级配的方法。基于起讫点的均衡交通分配算法的输出结果是具有起讫点信息的路段流，能够得出交通流的出行距离分布，结合路阻函数还能得到交通量的速度分布。交通量的距离分布和速度分布是衡量道路网等级级配合理与否的两个重要参数。因此，基于起讫点的均衡交通分配算法是优化道路网等级级配的基础方法，本文将对其做深入研究。
　　 基于起讫点的均衡交通分配模型是研究基于起讫点的均衡交通分配的数学基础。为建立基于起讫点的均衡交通分配模型，本文提出了基于起讫点的路段流的概念，给出基于起讫点路段流和路径流、路段流的关系，为建立以基于起讫点路段流为约束的基于起讫点的均衡交通分配模型奠定了基础：根据用户均衡理论和流量守恒原理，利用基于起讫点路段流与路径流、路段流的关系，建立基于起讫点的均衡交通分配模型，分析其特征；并对可能采取的求解算法进行分析；对模型内置的对分配结果有显著影响的路阻函数进行研究，得到不同等级道路的路阻函数，并对其参数进行标定。
　　 针对上述建立的基于起讫点均衡交通分配模型的求解，主要借鉴了Anthony Chen (2002)提出的基于起讫点的FW算法(ODBFW)。此算法原理是对同一起点的所有OD对搜索最短路树，采用one-OD-at-a-time流量更新策略进行更新。根据其原理及搜索特点，对ODBFW算法的初始化、线性搜索及最短路搜索算法进行改进，提出ODBFW改进算法。
　　 最后，将ODBFW改进算法应用于国际上同类研究常用的Sioux Falls网络及我国诸城市实际道路网，比较标准FW算法、ODBFW算法及ODBFW改进算法的可行性、效率及稳定性。结果显示，效率较标准FW算法有显著提高，稳定性较好。在小型网路上ODBFW改进算法较ODBFW算法达到收敛的时间效率提高近15％，在大型网络上提高近5％，且ODBFW改进算法可提供路网中流量的起讫点信息。