基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)可靠性研究.pdf

1、城市現(xiàn)代化進(jìn)程日益加快，越來(lái)越多的人涌向中心城市生活，居民生活水平不斷提升，人均汽車保有量逐年迅速增長(zhǎng)，這些現(xiàn)狀給當(dāng)前城市道路交通帶來(lái)了重大負(fù)擔(dān)。此外，城市交通需求復(fù)雜且現(xiàn)有交通方式種類繁多、混合存在，道路網(wǎng)絡(luò)作為承載這些交通方式的載體，面臨著巨大壓力。然而，城市現(xiàn)有道路網(wǎng)絡(luò)受地理空間約束、擴(kuò)展有限，只有充分發(fā)揮既有道路的效能，且必須保證這些道路的完整、有效，才能滿足正常的交通需求。因此，對(duì)當(dāng)下城市道路網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)分析、準(zhǔn)確判斷、合理預(yù)

2、測(cè)及及時(shí)完善顯得尤為重要。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)城市交通“多、快、好、省”的綜合目標(biāo)，務(wù)必要確保該城市的道路網(wǎng)絡(luò)能給出行者提供基本的可靠出行，以及當(dāng)有意外情況發(fā)生時(shí)仍能保證該出行者順利完成出行任務(wù)。因而，在現(xiàn)代城市發(fā)展進(jìn)程中，為最大限度保障城市交通系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高交通服務(wù)水平，加強(qiáng)對(duì)城市道路網(wǎng)絡(luò)的可靠性研究將不容小覷。
　　本文使用目前應(yīng)用較為廣泛的兩種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建方式即主方法和對(duì)偶法，分別建立蘭州市城關(guān)區(qū)部分道路網(wǎng)的兩種網(wǎng)絡(luò)模型

3、。借助Pajek軟件比較了兩種網(wǎng)絡(luò)模型所呈現(xiàn)出的不同的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特性，證明了主方法構(gòu)建的實(shí)例路網(wǎng)屬于隨機(jī)動(dòng)態(tài)模型，而對(duì)偶法構(gòu)建的實(shí)例路網(wǎng)模型其度分布表現(xiàn)出冪律特性，因而屬于無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型。文中選用了對(duì)偶法構(gòu)建的道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)根據(jù)路網(wǎng)的抗毀性與恢復(fù)性綜合分析路網(wǎng)的可靠性，并選擇網(wǎng)絡(luò)效率及相對(duì)變化量為衡量指標(biāo)。在抗毀性分析中，分別采用隨機(jī)性攻擊策略和選擇性攻擊策略對(duì)路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)模擬攻擊，在恢復(fù)性分析中，針對(duì)每一種攻擊方式都使用了選擇性恢復(fù)

4、策略和隨機(jī)性恢復(fù)策略對(duì)路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)模擬恢復(fù)，結(jié)果表明，對(duì)偶法構(gòu)建的蘭州市城關(guān)區(qū)實(shí)例路網(wǎng)對(duì)隨機(jī)性攻擊表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)能力，而對(duì)選擇性攻擊卻表現(xiàn)出相對(duì)的脆弱性，從而進(jìn)一步驗(yàn)證了對(duì)偶法構(gòu)建的蘭州市城關(guān)區(qū)所選區(qū)域路網(wǎng)呈現(xiàn)出無(wú)標(biāo)度特性。最后，引入數(shù)據(jù)場(chǎng)中的拓?fù)鋭?shì)理論，將抗毀性與恢復(fù)性進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，并依次計(jì)算了每條道路的可靠性拓?fù)鋭?shì)值用以評(píng)判該道路可靠性的相對(duì)大小，同時(shí)也根據(jù)可靠性的相對(duì)大小值找出了路網(wǎng)中的關(guān)鍵路段。
　　與現(xiàn)有文獻(xiàn)不同的是，本

5、文在設(shè)置選擇性攻擊算法時(shí)，不是直接依據(jù)節(jié)點(diǎn)度的大小進(jìn)行逐次攻擊，而是先計(jì)算了每個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)度拓?fù)鋭?shì)值，然后按照該拓?fù)鋭?shì)值從大到小實(shí)現(xiàn)了仿真攻擊，這樣設(shè)計(jì)的算法考慮了每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)周圍節(jié)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)不同程度的影響，以便更準(zhǔn)確判斷各節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。此外，通過(guò)依次計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的抗毀性相對(duì)大小值及恢復(fù)性相對(duì)大小值，代入改進(jìn)的拓?fù)鋭?shì)公式，得出節(jié)點(diǎn)的可靠性高低跟節(jié)點(diǎn)的度大小并不完全成正比關(guān)系，且結(jié)論是，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的度大小相差很大時(shí)，度越大，可靠性