容量限制法在交通最短路径分配中的应用。
摘要： 交通分配是交通规划的重要组成部分，是研究交通流量均衡、路网结构、道路建设等的基础。随着经济的发展，交通需求日益提高，不可回避的要出现交通拥挤的情形，严重影响着城市的经济建设和运转效率，给人们的工作和生活带来了种种不便与损害。
交通拥堵已经成为制约城市经济发展和可持续发展的一个重要瓶颈。合理进行交通规划是解决目前道路交通问题的根本措施，是获得最佳交通运输效益的有效途径，是充分利用现有道路交通设施的重要环节。本文从乌鲁木齐的交通现状出发，讨论应用容量限制法对乌鲁木齐的主要交通流进行分配，以达到城市交通科学化、现代化管理。
关键字：交通规划课程设计容量限制法交通量。
一．乌鲁木齐的概况。
乌鲁木齐市是新疆维吾尔自治区的首府，是全疆政治、经济、文化、科技的中心，南北疆交通的枢纽，也是第二座欧亚大陆桥中国西段的桥头堡，我国西部对外开放的重要门户。
气候情况：属于中温带大陆干旱气候区，年平均降水量为194毫米，气候特点是：温差大，寒暑变化剧烈；降水少，且随高度垂直递增；冬季寒冷漫长，四季分配不均，冬季有逆温层出现，最佳旅游季节为夏季。
乌鲁木齐深处大陆腹地，是世界上离海洋最远的城市，亚洲大陆的地理中心。
辖区划分：市辖7区1县，即天山区、沙依巴克区、新市区、水磨沟区、头屯河区、东山区、南山矿区和乌鲁木齐县。还有两个国家级开发区：
即乌鲁木齐高新技术产业开发区和乌鲁木齐经济技术开发区；六个国营农垦团场，即五一农场、三坪农场、头屯河农场、西山农场、104团场、养禽场。全市行政区划面积达1.14万平方公里。
经济建设长足进步。改革开放以来，特别是国家实施西部大开发战略以来，乌鲁木齐经济建设取得了前所未有的成就。以国有企业为中心的各项改革取得显著成效，建立和完善了社会主义市场经济体制，全方位的开放开发格局初步形成。
经济结构战略性调整取得实质性进展，经济技术开发区、高新技术产业开发区和区级经济成为新的经济增长点，公有制为主体、混合所有制经济共同发展的格局基本形成。农村经济稳步发展，农业结构调整力度加大。工业结构调整继续深化，高新技术产业产值的比重不断提高。
城市基础设施功能不断完善，建成了以中山路商业一条街、人民路金融一条街、二道桥民俗一条街和北京路科技一条街为主要代表、各具特色的城市功能街区。新疆商贸城、中国新疆小商品城、新疆国际大巴扎、华凌、友好百盛等一批地方特色市场和大型超市相继建成，逐步形成了火车南站、二道桥、中山路、大西门、铁路局等各具特色、初具规模的商业圈，肯德基、普尔斯玛特、世纪金花、百盛、家乐福等一批国内外著名品牌流通企业落户我市。2024年，全市生产总值408亿元，人均生产总值1.
99万元，全口径财政收入114亿元，地方财政收入46.1亿元，社会消费品零售总额172亿元，城镇居民人均可支配收入9087元。在西部12个首府、省会城市中，综合竞争力位居前列。
二．研究背景。
1.机动车激增，路网负荷大。
2024年，首府中心城区汽车年均增长率达到17%，机动车保有量已超过33万辆，平均每公里道路拥有机动车187辆，呈饱和状态。乌鲁木齐市交警部门提供的数据显示，2001
年以来，全市主次干道通车里程的增长速度每年不及4％，而机动车以每年17％的速度增长，在9年时间里，乌鲁木齐的汽车保有量增长了400%，道路里程只增加了11%。平均每公里道路拥有机动车187辆，已呈饱和状态。规划滞后也是原因之一。
“乌鲁木齐的城市交通规划是从2024年才作出来的。 20年前乌鲁木齐不过100万人，车也没这么多，交通根本不是城市的切肤之痛，直到上世纪90年代后，城市才开始逐渐认识到交通的瓶颈。”作为城市发展的见证者，乌鲁木齐市城市规划设计研究院总工程师蔡美权说。
西部大开发，把乌鲁木齐从偏居内陆的一个小城一下子推到开放和开发的前沿。从上世纪90 年代到2024年，短短的20年，乌鲁木齐的人口由100万激增到260万。从2005至2024年， 仅仅用了5年时间，乌鲁木齐的汽车保有量就翻了一倍还多，从15万辆增加至33万辆。
而在2024年作出的《乌鲁木齐市城市总体规划》中，预计到了2024年的乌鲁木齐人口才能超过235万，汽车保有量超过30万辆，而如今，距离2024年还有10年，这些数字都超过了当初的预期。
2.道路交通规划不合理
乌鲁木齐的城市概貌呈“t”字形。一横是以重型工业、大型市政基础设施为主的头屯河区和米东新区，一竖就是政治、文化、金融、生活、集中的四个中心城区，而目前交通压力问题最突出的也正是在这。加上乌鲁木齐的城市规划相对滞后，老城区改造难度巨大，连非机动车道都占用了，道路拓宽没有基础。
自行车道都被改成机动车道，很多道路的人行道都被压缩，下图为乌鲁木齐基本道路行政图。
三：主要方法。
1.交通小区的划分。
交通区划分首先要确定划分交通区的区域。划分交通区的区域除应包括规划区域外，还应包括与规划区域有较大交通联系的区域，以及有较大过境交通经过规划区域的其它区域，为了基础资料收集的便利，交通区划分一般不应打破行政区划。根据行政区划分，将乌鲁木齐分为沙依巴克区、天山区、水磨沟区、新市区、米东区五大区。
根据交通小区的划分，分别在每一个小区内选择一个小区质心。依次是红山、人民广场、南湖广场、铁路局、米东区**。.然后以小区质心为中心，在东南西北四个方向再分别选择一个调查点，加上小区质心，即每一个交通小区要在五个不同的点进行调查。
2.家访调查。
考虑调查内容应该可靠且精度高，因此采用家访调查法，由调查人员当面了解小区质心内住户中包括学龄儿童在内的全体成员全天的出**况，由调查员将**发放到家庭时对**内容及填写要求作详细说明，由家庭成员在指定的调查日自己填写，然后再由调查员负责**。
3. .调查内容。
包括城市居民和流动人口的出行，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**况。（具体见od问询调查表）
4. 抽样方法。
从调查对象的总体中随机抽取一部分进行观察，可以减少调查的工作量，调查内容可以求多、求全或求专，可以保证调查对象的完整性。收集、整理数据、综合样本的速度快，保证调查的时效性。综合考虑到母体复杂、个体之间差异较大、数量较多的情况。
，采取分层随机抽样的调查方法，即先在小区质心内选择四个较大的住宅小区，然后在住宅区随机选择若干户作为调查对象。
5.样本容量的确定。
参考国内外的经验确定城市进行家庭访问的推荐样本率和最小样本率推荐值。
乌鲁木齐有300多万人口，那样选择两万人作为样本容量，平均到每个住宅区就是要随机选择50户家庭作为调查对象。
容量限制法进行分配
是根据道路网上现状的车速、交通量与通行能力(容量)之间的关系，对具有一定通行能力的道路分配给予与之相适应的交通量。其分配步骤如下：
首先按各路段特性确定其行驶速度与交通量/通行能力(v/c)比值的关系，然后以各路段流量为零时的行程时间为基础，按最短路径法进行分配，得到各路段的首次分配流量；由于第一次分配后，各路段流量有所改变，所以行驶车速也有所改变。对改变后的情况，再用最短路径法进行第二次分配，得到第二次分配的流量。实际流量取两次分配量的平均值，如此反复进行，直到平衡为止。
其主要流程为：
四．分析模型的建立。
道路交通阻抗函数(简称路阻函数)，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。
3.1 路段路阻函数有以下三种常用形式：
3.1.1 美国联邦公路局路阻函数模型。
式中：t ——两交叉口之间的路段行驶时间(min)；
t0 ——交通量为 0 时，两交叉口之间的路段行驶时间(min)；
v ——路段机动车交通量(辆／h)；
c ——路段实用通行能力(辆／h)；
、β—参数，建议取α =0.15， β4。
该模型只考虑了机动车交通负荷的影响，使用比较方便，在国内广泛使用于公路网规划，本次**采用此方法。
3.1.2 回归路阻函数模型。
或。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。
参数k1、 k2 、 k3 、 k4根据道路交通量、车速调查数据用最小二乘法确定，该路阻函数考虑了机动车、非机动车交通负荷的影响，比较符合我国城市的实际情况。
3.1.3 路阻函数理论模型。
研究发现，车流在道路上的运行速度与交通负荷之间的关系有如图3-8所示的模式，即速度-交通负荷关系模式分3种情况：自由车流、正常车流及饱和车流。
当交通负荷很小时，车流以道路允许的最大速度行驶，此时车速与交通负荷无关；
交通负荷超过某个值后，车速基本上与交通负荷(v／c)呈线性相关关系，车速随着交通负荷的增加而线性下降；
当交通负荷基本上接近饱和时，车速已经降至很低，车速与交通负荷(v／c)呈以横轴为渐进线的非线性关系。
五．结果汇总与**。
采用容量限制逐次分配法，将各交通小区间交通量分配到所在地区的路网中，以计算出通道上的交通量。将od表依次分配到拟定的路网中并达到容量要求，得出交通量**结果如下。
将各交通区之间的od交通量在道路网的各条道路以至各个路段上进行的分配。从交通量的分配结果，可以鉴定道路网的规划是否经济合理，还可以确定未来的运行路线。结合路段通行能力和分配结果可以发现，a—f,b—h,i—e 等路段都没有达到饱和，说明道路没有得到充分应用，而g—d,c—h,c—i 路段已超饱和。
应该用相应的管理与限制手段进行指导，以对道路网进行合理的使用。
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