城市復(fù)雜交通網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)動(dòng)力學(xué)與路段重要性評估研究.pdf

1、由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市汽車數(shù)量猛增導(dǎo)致市區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜，從而呈現(xiàn)出一個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)。城市路網(wǎng)所表現(xiàn)出來的行駛緩慢、擁堵、甚至大面積的癱瘓是現(xiàn)代城市交通網(wǎng)絡(luò)亟需解決的問題。運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論結(jié)合圖論、GIS等技術(shù)從網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能兩大方面展開對城市交通路網(wǎng)的深入研究是一種先進(jìn)、有效的緩解城市路網(wǎng)擁堵的研究方法，已經(jīng)成為交通領(lǐng)域中緩解擁堵問題的研究重點(diǎn)與熱點(diǎn)。城市交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究包括了路網(wǎng)模型、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方面的內(nèi)容，功能研究包括了交通流

2、動(dòng)態(tài)分配、路網(wǎng)的可靠性、級聯(lián)動(dòng)力學(xué)等方面的內(nèi)容。為探索路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與功能的復(fù)雜性對交通擁堵形成的內(nèi)在影響，本文首先研究路網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜性，基于城市路網(wǎng)的特點(diǎn)構(gòu)建了群落結(jié)構(gòu)的路網(wǎng)，驗(yàn)證了其上的統(tǒng)計(jì)特征;然后基于GIS路網(wǎng)與對偶拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖構(gòu)建了非群落的復(fù)雜路網(wǎng)，研究了級聯(lián)實(shí)效過程，揭示了交通擁堵的內(nèi)在成因;最后研究了路段節(jié)點(diǎn)重要性評估方法，為交通規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作提供了科學(xué)決策參考。本論文的研究工作及創(chuàng)新成果有以下幾個(gè)方面:
　　1、研究了

3、大城市路網(wǎng)的分形特性。從這些分形的研究成果可以看出:城市復(fù)雜路網(wǎng)的分布區(qū)域特性呈現(xiàn)出覆蓋度、連通度從測算點(diǎn)開始的遞減分布趨勢。這一研究結(jié)果與復(fù)雜路網(wǎng)的模塊結(jié)構(gòu)特性相吻合，因此，本文采用了基于行政區(qū)域的分割方法，在區(qū)域之間的公共臨界點(diǎn)采用了自定義的內(nèi)聚函數(shù)，判定重復(fù)路段并構(gòu)建群落結(jié)構(gòu)的路網(wǎng)。在成都市路網(wǎng)上采用該方法構(gòu)建了群落結(jié)構(gòu)的路網(wǎng)，驗(yàn)證了群落結(jié)構(gòu)路網(wǎng)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特性，結(jié)果表明本文的路網(wǎng)群落結(jié)構(gòu)的劃分算法是合理有效的。
　　2、

4、基于引力場路由的復(fù)雜路網(wǎng)的動(dòng)態(tài)配流方法，為對偶結(jié)構(gòu)的路網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)流量分配，提出了基于引力場路由策略的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效的負(fù)荷-容量模型，并引入了平均路徑長度比和路網(wǎng)規(guī)模兩大評價(jià)指標(biāo)。通過實(shí)驗(yàn)證明:引力場路由配流的復(fù)雜路網(wǎng)級聯(lián)失效模型，在平均路徑長度比與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模兩項(xiàng)指標(biāo)上明顯優(yōu)于最短路由配流的級聯(lián)失效模型。
　　3、考慮到路網(wǎng)中的路段節(jié)點(diǎn)之間的相互作用不僅和鄰接節(jié)點(diǎn)相關(guān)，還和網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)都有關(guān)系，定義了m階鄰居節(jié)點(diǎn)的概念。利用這種

5、關(guān)系評估了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重要性并建立了基于多因素和單因素的評估模型。在BA網(wǎng)絡(luò)和成都市路網(wǎng)上對比了基于度、基于介數(shù)等評價(jià)方法的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該評估方法能提高評估結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　4、提出了基于場論的復(fù)雜路網(wǎng)路段重要性的評估方法。利用了m階鄰居節(jié)點(diǎn)的概念和路段節(jié)點(diǎn)引力場的概念定義了基于引力場的路段重要性評估函數(shù)。評估函數(shù)中引入了α、β參數(shù)，動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)引力場取值相同的節(jié)點(diǎn)。最后在成都市路網(wǎng)上驗(yàn)證該評估模型，得出了該評估模型在路段