本论文是结合国家自然科学基金资助项目“模拟电路系统网络交通流特性研究”完成的。该项目旨在通过模拟电路系统，运用网络理论分析方法，研究路网交通流特性，揭示路网点、线、面交通流特性之间的动态联系，建立描述网络交通流状态和状态转移特征的理论模型和方法体系。本论文为该项目研究内的一部分，主要是从城市道路网络平衡的角度阐述并证明从宏观角度运用模拟电路系统的思想方法来研究网络交通流特性的可行性。目前关于城市路网平衡分析的方法已趋于成熟，所有的路网分配方法均是基于1952年Wardrop提出的用户平衡（user-equilibrium，简称UE）原理，其中包括Frank-Wolfe算法、全有全无法、容量限制法、迭代平衡法等。但这些方法都是通过全有全无的网络加载模式达到网络平衡状态。本论文试图从另一个角度研究网络加在模式。论文在依托项目的前期研究的基础上，重点从宏观交通流组织的角度证明了电路系统与交通系统的相似性，包括路段和交叉口与电路元件的相似性、路阻特性与伏安特性的相似性、路段路阻的计算与非线性电阻串连的相似性以及用户平衡条件与基尔霍夫定律的相似性。通过一系列相似性证明发现：电路中各个支路电流和支路电压必然要受到两类约束：一类是元件的特性对该元件的电压和电流形成的约束；另一类是元件的相互连接给支路电流和电压带来的约束，表达这种约束的是基尔霍夫定律。在交通分配时，同样要受到类似的两类约束：一类是路段本身的行程时间和流量的关系；另一类是路段相互连接形成的路径之间的行程时间带来的约束，表达这种约束的是用户最优平衡原理。由于两种网络系统遵循的基本约束极其相似，所以可以模仿电路中的解电路方程的支路法以新的路网平衡思想来建立网络交通分配平衡模型。这种新的路网平衡思想是路网中每个独立网孔的竞争路径的路阻相等或者路阻差最小，基于该思想建立了非线性多目标数学规划模型和迭代平衡加载方法。该方法是将电路理论应用于交通分配理论研究的一种尝试，通过简单路网的流量加载验证了该方法的适用性。本论文共分六章，各章内容如下：第一章：绪论。首先介绍了本文研究背景，即本文的研究对象城市交通网<WP=87>络平衡理论的研究发展过程，叙述了城市交通网络的平衡原理以及遵循该原理的一系列方法和模型，在此基础上叙述了本文研究意义和研究内容。第二章：电路系统基本理论。本章介绍电路系统的基本理论，首先介绍了电路中的基本物理量（电流、电压）、基本元件（电压、电源）、基本定律（欧姆定律、基尔霍夫电流定律、基尔霍夫电压定律）。而后介绍一些分析简单电路的方法。这些方法的大体步骤如下：首先选择电路变量（电流或电压），根据KCL和KVL以及元件的电流、电压关系，建立起电路变量的方程，从方程中解出电路变量。本章主要是为后面章节电路系统和交通系统的相似性证明提供基础电路知识。第三章：路阻特性研究。首先提出了路段的明确定义：同一条道路同一方向的相邻两个交叉口出口（对向车道的停车线）之间的路程，并假设车辆在一条路段上的行程时间为车辆在该路段上的行驶时间和该车辆在该路段所含交叉口的延误时间之和。在此基础上证明了行程时间与电压在物理意义的相似性及路段的路阻特性与电阻的伏安特性的相似性。接着介绍了几个常用的行驶时间的计算模型，包括美国联邦公路局提出的路阻函数、我国的路阻函数的理论模型及修正模型。然后介绍了交叉口延误的计算模型。由于行驶时间的计算模型和延误计算模型均是时间关于流量的函数，因此接着介绍运用合成法将其合成为行程时间关于流量的关系模型。第四章：UE交通分配模型及算法。本章主要介绍基于UE原理的具有代表性的交通分配模型。首先介绍了Wardrop第一原理（UE原理）和Wardrop第二原理（SO原理）以及这两个原理之间的区别。接着描述了Frank-wolfe算法及其在交通分配领域的应用算法。而后介绍了几种启发式算法，包括最短路法、容量限制法和迭代平衡法。最后介绍了UE模型的扩展模型，包括弹性需求的UE模型、随机用户平衡模型（SUE模型）及其他的一些基于UE思想的分配模型发展现状。第五章：基于电路理论的UE分配模型。本章首先通过一个简单的用户平衡的例子证明了电路理论中的基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律在交通网络中的适用性。在此基础上，提出了运用电路中解电路方程的思想进行网络交通分配的可行性。接着以“日”字形路网为例介绍了沿用支路法的非线性多目标数学规划模型的建模过程及迭代平衡的加载方法，并分别给出了实例验证。 <WP=88>第六章：结论及展望。总结了本论文的研究思路，分析了笔者提出的思想及模型适用性范围及需要进一步深入研究的问题。论文所提出的模型与以往的路网分配模型一样主要是用于交通流量的预测，是交通规划中一项关键的内容。即对于计划建设的道路网络，可以对交通需求发展进行预测，通过网络优化，解决出行生成、出行分布及交通分配等问题，得出合理的建设方案；对于存在的道路网络，可以对道路网络的布局方案进行交通质量评价，提出改进方案。