城市鐵路客運(yùn)站外部集散網(wǎng)絡(luò)的脆性理論研究.pdf

1、交通擁堵已經(jīng)成為世界各大城市的通病，究其根本原因，除交通能力供給與需求的矛盾之外，交通干擾因素的不確定性和波動(dòng)性是重要原因之一。如何針對(duì)干擾的不確定性對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的特性及動(dòng)態(tài)演化機(jī)理進(jìn)行分析，從而提出解決擁堵的科學(xué)措施與對(duì)策，是城市交通領(lǐng)域研究面對(duì)的一個(gè)重大課題。城市對(duì)外交通鐵路客運(yùn)站是產(chǎn)生城市交通擁堵的一個(gè)重要干擾源，隨著我國城市化進(jìn)程的加快和高速鐵路的快速發(fā)展，大型客運(yùn)站的規(guī)模的擴(kuò)大和功能的不斷加強(qiáng)，對(duì)城市交通擁堵產(chǎn)生的影響越來越大，

2、如何站在提高城市交通系統(tǒng)整體能力的高度，針對(duì)大型鐵路客運(yùn)站對(duì)城市交通網(wǎng)絡(luò)的干擾作用，分析研究大型鐵路客運(yùn)站集散網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)演化機(jī)理特性、理論模型與方法，為解決交通擁堵、優(yōu)化運(yùn)營組織和應(yīng)急管理決策提供科學(xué)依據(jù)，是當(dāng)前面臨的一個(gè)重要研究問題。
　　大型鐵路客運(yùn)站是集各種運(yùn)輸方式于一體的城市交通樞紐，因此大型鐵路客運(yùn)站集散網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。目前，關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的脆性理論研究，仍是一個(gè)理論研究的前沿課題，我國大型鐵路客運(yùn)站集散網(wǎng)絡(luò)在干擾作用下

3、的動(dòng)態(tài)演化機(jī)理還缺乏系統(tǒng)研究。本文對(duì)大型鐵路客運(yùn)站外部集散網(wǎng)絡(luò)的脆性理論進(jìn)行了選題研究。
　　本文主要從復(fù)雜系統(tǒng)脆性理論出發(fā)，研究城市鐵路客運(yùn)站外部集散網(wǎng)絡(luò)的崩潰路徑以及脆性產(chǎn)生機(jī)理和演化規(guī)律，本文的研究工作主要有以下幾個(gè)方面:
　　(1)根據(jù)鐵路客運(yùn)站實(shí)際的運(yùn)營組織管理模式，首先分析了鐵路客運(yùn)站空間布局特征，對(duì)集散系統(tǒng)進(jìn)行定義并定義其邊界，其次闡述了集散網(wǎng)絡(luò)的道路網(wǎng)特征和交通流特征，并深刻分析了集散路網(wǎng)交通與一般城市交通的

4、區(qū)別和聯(lián)系，最后，分析了集散網(wǎng)絡(luò)脆性激發(fā)的內(nèi)部和外部干擾因素，為集散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和脆性研究奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)結(jié)合復(fù)雜系統(tǒng)適應(yīng)性理論，建立適應(yīng)性Agent圖的城市鐵路客運(yùn)站外部集散網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)其崩潰路徑進(jìn)行定義，建立集散網(wǎng)絡(luò)的最大/最小崩潰路徑模型，然后根據(jù)其模型的特殊性，把其轉(zhuǎn)化為最短路問題，并用拉格朗日松弛(Lagrangian Relaxation)算法進(jìn)行求解，最后以北京南站外部集散網(wǎng)絡(luò)為例驗(yàn)證算法的實(shí)用性和有效性。

5、
　　(3)基于復(fù)雜系統(tǒng)適應(yīng)性系統(tǒng)相關(guān)理論，針對(duì)集散網(wǎng)絡(luò)的脆性特征，運(yùn)用脆性熵對(duì)其無序度進(jìn)行描述，考慮到集散網(wǎng)絡(luò)的崩潰是由各節(jié)點(diǎn)(Agent)之間的交互作用產(chǎn)生，應(yīng)用復(fù)雜適應(yīng)性理論對(duì)其進(jìn)行建模，并運(yùn)用適應(yīng)性Agent圖對(duì)其演化過程進(jìn)行仿真模擬，并對(duì)各節(jié)點(diǎn)演化的執(zhí)行器準(zhǔn)則進(jìn)行分析，以北京南站外部集散網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行算例分析，得出不同IF/THEN準(zhǔn)則下客運(yùn)站節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的變化規(guī)律和整個(gè)集散網(wǎng)絡(luò)熵流的變化規(guī)律;然后針對(duì)非節(jié)假日和節(jié)假日客運(yùn)站的客流

6、時(shí)間分布規(guī)律進(jìn)行分析，并運(yùn)用集散網(wǎng)絡(luò)的脆性特征進(jìn)行仿真模擬，得出集散網(wǎng)絡(luò)脆性的時(shí)間分布特征;按照鐵路客運(yùn)站與城市空間布局的相對(duì)關(guān)系，針對(duì)城市中心型、城市邊緣型和機(jī)場地區(qū)型三種類型的鐵路客運(yùn)站的集散網(wǎng)絡(luò)脆性特征進(jìn)行仿真模擬，得出不同空間布局類型的鐵路客運(yùn)站外部集散網(wǎng)絡(luò)的脆性時(shí)空分布規(guī)律，為客運(yùn)站的運(yùn)營管理提供理論依據(jù)。
　　(4)基于自組織臨界性理論對(duì)集散網(wǎng)絡(luò)脆性的冪律特性及分形、分維特性進(jìn)行研究。對(duì)自組織臨界性理論進(jìn)行闡述，研究脆

7、性與自組織臨界性的關(guān)系，以北京南站為例，基于改進(jìn)的元胞傳輸模型和自組織臨界性的沙堆模型對(duì)北京南站外部集散網(wǎng)絡(luò)的脆性崩潰規(guī)模與崩潰頻率的冪律特性以及分形、分維特性進(jìn)行研究。
　　(5)建立客運(yùn)站脆性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用改進(jìn)突變級(jí)數(shù)評(píng)價(jià)法，對(duì)鐵路客運(yùn)站脆性狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出鐵路客運(yùn)站脆性同一、對(duì)立和波動(dòng)的評(píng)價(jià)值，根據(jù)集對(duì)理論得出集散網(wǎng)絡(luò)趨向于崩潰的勢值，從而判斷各方案下客運(yùn)站所處的脆性等級(jí)，并對(duì)北京南站的現(xiàn)狀及其2020年北京南站低、中