樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)分析與設(shè)計(jì)理論研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)目前被廣泛應(yīng)用于航空運(yùn)輸、城市公共交通以及物流運(yùn)輸領(lǐng)域,而且長期以來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,此網(wǎng)絡(luò)形態(tài)對于運(yùn)輸成本的節(jié)約以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸效率的提高非常有效,因此,有必要對樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)。本文首先對道路網(wǎng)絡(luò)和樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較,指出樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)的研究價(jià)值。從三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域給出樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)的概念,并沿用傳統(tǒng)的交通網(wǎng)絡(luò)分析理論,考慮樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)所具有的獨(dú)特性質(zhì),從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、交通流和運(yùn)輸特性

2、、形態(tài)結(jié)構(gòu)決策以及設(shè)計(jì)等四方面,對樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了較全面、系統(tǒng)的分析。研究內(nèi)容及成果主要包括:1.分析樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征和可靠性。本文分析了樞紐輻射式航空、公共交通以及物流網(wǎng)絡(luò)的不同特點(diǎn)和影響因素,針對三類網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)共性,總結(jié)了樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)的拓展類別,并從簡單和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性入手,分析不同拓展模式對應(yīng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征,指出樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)區(qū)別于其它運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的自由尺度特性,展望了其在交通領(lǐng)域的應(yīng)用前景;同時(shí)根

3、據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與連線的相互關(guān)系,分析了網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點(diǎn)“樞紐”的中位、中心、中間以及網(wǎng)絡(luò)耦合特性,給出了樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)可靠性以及最短路徑確定方法。研究得出以下結(jié)論:樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)與其它網(wǎng)絡(luò)不同之處在于節(jié)點(diǎn)與連線之間的關(guān)系,前者突出了節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的核心地位以及節(jié)點(diǎn)之間重要程度的差異;特有的結(jié)構(gòu)特征導(dǎo)致樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)對非重要節(jié)點(diǎn)的移除不敏感,但對于樞紐節(jié)點(diǎn)的依賴較大,少數(shù)樞紐節(jié)點(diǎn)的移除很可能造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。2.分析樞紐輻射式網(wǎng)

4、絡(luò)交通流空間轉(zhuǎn)換及運(yùn)輸特性。樞紐對交通流的空間轉(zhuǎn)換作用,實(shí)現(xiàn)了樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)交通流空間和時(shí)間 集聚,這也是產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)密度經(jīng)濟(jì)及范圍經(jīng)濟(jì)的根本原因;本文基于Gini指數(shù)提 出了評判樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)空間和時(shí)間集聚程度的指標(biāo),剖析了網(wǎng)絡(luò)密度經(jīng) 濟(jì)和規(guī)模經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生機(jī)理,并給出了干線單位運(yùn)輸成本折減因子計(jì)算模型。3.從運(yùn)營商和乘客兩者的共同利益出發(fā),探討樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)形態(tài)和結(jié)構(gòu)選擇理論。本文分析了樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)的演變過程及演變過

5、程中所遵循的連通性不變和系統(tǒng)平衡規(guī)則,并應(yīng)用自由尺度網(wǎng)絡(luò)特性闡述樞紐網(wǎng)絡(luò)形成的動力機(jī)制。在以航空運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)為例給出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸成本計(jì)算模型的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了實(shí)際應(yīng)用最多的點(diǎn)對式網(wǎng)絡(luò)與樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)、簡單與復(fù)雜樞紐輻射式網(wǎng)絡(luò)的需求適應(yīng)性,并得出以下結(jié)論:簡單樞紐輻射式交通網(wǎng)絡(luò)適合于大規(guī)模、小尺度、非對稱、長距離和不確定的需求形態(tài),而多樞紐網(wǎng)絡(luò)適合于距離較長、需求規(guī)模較大、需求點(diǎn)數(shù)量較多的需求形態(tài),多指派網(wǎng)絡(luò)適合于起終點(diǎn)需求量較大且

6、較為分散的需求形態(tài)。4.在分析兩階段樞紐網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)缺陷的基礎(chǔ)上,提出考慮樞紐容量限制和需求可變性的樞紐網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型與求解算法。本文首先分析樞紐選址與指派確定的兩階段樞紐網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法之不足,指出樞紐與指派關(guān)系同步設(shè)計(jì)的必要性;在討論固定需求下樞紐輻射式航線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出考慮樞紐容量限制和需求不確定性的樞紐網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模型,并選用基于隨機(jī)模擬的遺傳算法進(jìn)行求解。最后以包含15個(gè)節(jié)點(diǎn)的中國航線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為例,驗(yàn)證本文所提

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