对动态交通分配的反思

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2、第18卷第1期(总第97期)系统工程2000年1月Lc1、sL}对动态交通分配的反思马私U12-【提要1交通分配最交通规划中的一个重要步骤。在交通规划方法相对成熟之后、交通界的人-k-／．~渐把注意力更多的转向交通控制与诱导，由此提出了动态交通分配(DynamicTrafficAssignment)。本文首先总括j动态交通分配的定义及其在交通控制与诱导中的O-置和作用。然后列举了目前为止常用的几种动态交通分配模型。通过对动态交通分配模型的分析，本文认为对于解决交通控制与诱导问题，动态交通分配在其前提和结构上存在T

3、-可克服的障碍。最后本文从智能的角度提出了解决交通控制与诱导问【关键词词】动态篓主皇坌兰：，主垦兰兰，巡冬垦曼戈龟{】引言交通分配(TrafficAssignment)原本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(0D矩阵)按照现有或规划中的路『珂分配到各条道路上，从而推测各条道路上的交通量，在这种交通分配中OD矩阵是已知且确定的，不考虑其随时间而变化，因此称之为静态交通分配。从5O年代到8O年代静态交通分配学引起了交通工程界和应用数学界的极大兴趣，发表了大量研究论文，提出了上百种解决静态交通分配的模型与算法。在交通规划方法相对成熟之

4、后，交通界的人士逐渐把注意力更多的转向交通控制与诱导交通规划的概念时间是以年计的，显然可以将OD矩阵看成是不变的，而交通控制与诱导的概念时间应分甚至秒计，这时面临的OD矩阵的数据必须考虑成变量，如果想把交通分配扩展到交通控制与诱导之中，静态交通分配已经无能为力了。Merchant＆Nemhauser最早提出了动态交通分配(DynamicTrafficAssignment)模型。此后动态交通分配引起了交通研究界的广泛重视，提出了一系列动态交通分配模型。本文介绍了迄今为止主要的动态交通分配模型，对各类模型给予分析评述，指出了其本质性的缺陷，并给出了解决交通诱导与控制

5、问题的新思想。1符号定义在描述动态交通分配问题时要用到如下一些符号：G(N，A)交通路网，为有向连通图Ⅳ节点集，路网中任意节点用i表示，终点用，表示，i，∈N。收稿日期：199g～11—11作者单位天律大学系统工程研究所·309072_车文受国家自然科学基金(NSFC)资助【项目批准母：797709~1)49维普资讯http://www.cqvip.comA弧段集，路网中任意路段用n表示，∈A。，从起点i到终点一的路径集，从起点i到终点一任意路径，∈。A(i)所有以节点为终端的弧段集合。B(i)所有以节点i为起端的弧段集合。Eo，7’]规划时间段，可以取离散值或

6、连续值。c[。(f)]路段a的路段特性函数，一般为路段行驶时间函数。‘(f)时刻t路段n上车辆存在台数，《(f)则表示时刻t路段n上以一为终点的行驶车辆数。。0)时刻t路段n上车辆流入率，：(f)同上。(f)时刻t路段n上车辆流出率，v'At)同上。一般假定车流量流出率函数已知。g。()]路段a的路段流出率函数。Q⋯整个规划时段内由起点i到迄点一的交通需求。q⋯0)时刻f产生的由起点i到迄点一的交通需求。2动态交通分配问题定义所谓动态交通分配，就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。它是在交通供给状况以及交通需求状况均为已知

7、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、动态路径诱导等提供依据。通过交通流管理和动态路径诱导在空间和时间尺度上对人们已经产生的交通需求的合理配置，使交通路网优质高效的运行。交通供给状况包括路网拓朴结构、路段特性等，交通需求状况则是指在每时每刻产生的出行需求及其分布。图1表述了动态交通分配模型在交通诱导与控制中的地位和作用。为使动态交通分配问题便于求解，通常在建立模型时对动态交通分配模型作如下一些假设：1．路网拓扑空问结构G(N，A)已知；2．路网特性、路段行驶时间函数c．Ex。()]、路段流出率函数gEx()]已知；3．动态的时变交通需求g(}

8、)已知；4．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。接下来将详细分析动态交通分配发展过程中出现的主要的三种模型：数学规划模型、最优控制模型和VI模型。圉1动态交通分配在交通控{}目与诱导中的地位和作用3数学规划模型数学规划模型由Merchant＆Nemhauser(1978a、6)提出(以下简称M—N模型)，模型参5O维普资讯http://www.cqvip.com见文献[1]。M—N模型是静态交通分配的扩展，简单直观，但也存在着诸多缺陷：1．该模型只适用于单迄点网络；2．路段流出率函数的非凸非线性特性导致解的可行域非凸，因此不能直接运用Kuh

9、n—Tucher条件推导