基于复杂网络方法的粤港澳大湾区城际高速公路路网鲁棒性研究

选取粤港澳大湾区城际高速公路路网为研究对象，采用对偶映射法建立相应的复杂网络模型，运用复杂网络特性指标节点度、度分布、平均路径长度、平均聚集系数分析其网络拓扑结构，并用随机攻击和蓄意攻击两种攻击策略，以最大连通子图相对大小、平均路径长度、网络相对效率等3个指标对该网络的鲁棒性进行评价。结果表明：网络拓扑结构上，粤港澳大湾区城际高速公路路网是小世界网络但并不是无标度网络；鲁棒性分析方面，节点度高的节点是影响路网鲁棒性的主要因素，该路网由于路网中节点度大与节点度小的节点数量相当，因此在面对随机攻击时较蓄意攻击表现得较为鲁棒。     

基于复杂网络理论的城轨线网抗毁性对比分析

为分析不同规模轨道交通路网面对突发事件的抗毁性能，选取中国10个典型城市的轨道交通网络，采用复杂网络理论分析模拟攻击下网络的抗毁程度。利用Pajek软件构建Space-L拓扑空间抽象路网，设定定量化评价指标，系统分析随机攻击、累计节点蓄意攻击下网络的抗毁性；利用改进网络效率公式分析单节点蓄意攻击下单一节点的失效对网络的影响程度。研究结果表明，轨道交通网络是无标度网络。随机攻击下，2种规模网络在指标为节点度、网络效率、最大连通子图的失效站点数占比分别达到10.44%和11.09%，17.99%和18.39%，13.27%和12.92%时路网崩溃；累计节点蓄意攻击下，2种规模网络在指标为节点度、网络效率、最大连通子图的失效站点数占比分别达到5.22%和5.17%，4.3%和3.19%，4.23%和2.43%时路网崩溃。与在发散型线路交点的失效节点相比，处在三角形顶点或网状结构内的失效节点对整体网络的抗毁性更强。      

成渝区域高速公路网络节点抗毁性研究

基于复杂网络理论构建成渝区域高速公路网络,对高速公路网络静态拓扑指标进行定量分析;利用级联失效理论,分别对网络中节点进行随机攻击和蓄意攻击,研究面对不同攻击情况时成渝区域高速公路网络的抗毁性.结果表明,适当增加节点容忍系数可提升网络抗毁性;成渝区域高速公路网络在随机攻击下抗毁性较高,在蓄意攻击下表现出脆弱性.     

城际货物运输联系的网络特性及空间组织优化研究

货物运输联系网络的空间特性能够为区域物流规划与货运交通组织提供基础依据。为高效提取城际货物运输联系的复杂交互关系,基于空间尺度重构理论,在提出货物运输联系网络构建方法的基础上,运用GIS空间分析技术,从网络空间组织过程及网络层级结构两个角度揭示了货物运输联系网络形成的动态性特征,并以云南省为实例地区进行演示;进一步在考虑交通因素的前提下,选取相关性分析和复杂网络分析工具,从强化运输联系和提高运输网络稳定性的角度对其空间组织进行了优化。结果表明:(1)货物运输联系网络的空间组织是一个地域集中性和区域择优性的复杂作用过程,它的节点倾向于与其地理空间邻近的省外城市以及省外区域经济中心取得首位联系,在这个过程中随着网络层级的降低,网络中关键节点的控制力逐渐转移至次级节点,致使城市功能和作用的空间分异趋于均衡;(2)公路交通基础设施网络规模、等级及可达性的变化对城市间货物运输交流的强化作用较弱,运输能力的提升才是其空间组织优化的关键;(3)城际货物运输对网络中关键节点的依赖程度极大,网络层级越高其对蓄意攻击的抗毁程度越低,提升核心网络中关键节点的抗毁性,能够优先实现平衡网络整体连通性和提高货运系统稳定性的目标。     

高速公路路网运行指数评估模型应用研究

由于高速公路路网交通流量分布不均衡,往往会造成部分节点或区域拥堵,而量化评估路网运行状态能快速确定交通拥堵位置。提出了一种基于波动率和机器学习的路网运行指数评估模型:首先选取合适的机器学习算法确定路网各节点的基准值;然后运用波动率理论构建各节点的运行指数评估模型;之后利用广东省高速公路若干节点路段的真实数据对模型进行了验证,并与阈值进行对比。研究结果表明:本文提出的路网运行指数评估模型能在各类场景下及时准确地定位交通拥堵节点,为缓解交通拥堵问题提供一定的参考意义。     

城市多模式交通网络的复杂网络特性与鲁棒性研究

为深入分析城市多模式交通网络的复杂特性,促进多模式交通的协同发展.采用原始映射法构建了包括小汽车网络、地面公交网络和轨道交通网络三者叠加而成的城市多模式交通网络模型.结合城市交通网络的实际运行情况,综合考虑客流量和运行时间的影响因素,对传统加权方式进行改进,方便建立更加准确、贴近现实的城市多模式加权交通网络模型.利用复杂网络的分析方法,应用Pajek和Ucinet这2种网络分析软件,对哈尔滨市多模式加权交通网络及3个单一模式子网络的复杂网络特性进行实证对比分析.提出城市多模式交通网络鲁棒性分析指标,对比研究交通网络受到攻击时的稳定性.结果 表明,相比单一模式的子网络,叠加后的城市多模式交通网络聚类系数增加,节点间紧密度有所增强,具有典型的小世界特性,表现出对随机攻击的鲁棒性和对蓄意攻击的脆弱性.      

机场集疏运路网可靠性评价方法研究

为了对机场集疏运路网可靠性进行评估,通过分析其节点重要度差异及道路等级划分明显特性,得知机场专用道和衔接道的路网组合形式区别于城市路网。为此,在传统复杂网络特征指标算法上赋予对应的边权重,并重新定义其指标及计算方法,从而提出了改进的机场集疏运复杂网络模型。通过ArcGIS、模拟实验等方法结合北京首都机场集疏运路网实例,验证了该模型的可行性。其结果表明:传统复杂网络度分布服从泊松分布,而改进的复杂网络节点强度分布服从幂律分布,能较好的反映出机场集疏运路网的无标度特性,科学性、准确性较强;其次,改进的复杂网络模型加权集聚系数为0.015,仅占传统复杂网络模型集聚系数的20%,平均加权距离10.38,高于平均路径长度1.15,与机场集疏运道路等级划分特性明显更契合,但无标度特性并不明显。同时,通过模拟攻击实验发现节点强度对路网可靠性的影响比节点重要度大,通过对该类节点加以重点保护能有效提高机场集疏运路网的可靠性。     

铁水联运煤炭运输网络抗毁性研究

为了对煤炭运输网络的抗毁性进行评估,构建了铁水联运煤炭运输网络模型,选用不同的抗毁性测度作为分析指标,对网络节点失效的攻击过程进行了模拟,分析比较了各个抗毁性测度在不同攻击模式下的变化情况.结果表明,网络对于随机攻击表现出较好的抗毁性,而对于选择性攻击表现出脆弱性.随机移除30%的节点,网络的各项指标仍然维持在较高的水平;选择重新计算的最大度、最大介数攻击模式,当移除20%的节点,网络性能的降幅度超过80%.可以得出,部分度值和介数较大的节点对煤炭运输网络十分重要,通过对该类节点加以重点保护可以有效地提高网络的抗毁性.      

蓄意攻击下城市轨道交通网络抗毁性分析

为分析蓄意攻击策略下的城市轨道交通网络抗毁性,考虑复杂网络理论中最大连通子图相对大小、相对网络效率等因素,提出一种面向蓄意攻击下的城市轨道交通网络抗毁性分析方法。首先,选取城市轨道交通抗毁性指标,对网络蓄意攻击策略进行分析;其次,采用Space L法构建城市轨道交通网络的拓扑结构图,从点度、度分布、平均路径长度、聚集系数、网络效率等统计特性指标,定量分析蓄意攻击下的城市轨道交通网络抗毁性;最后,以北京市城市轨道交通网络为例,分析其2015年至2018年的变化,并对蓄意攻击下城市轨道交通网络抗毁性进行验证。结果表明:BURT_2015和BURT_2018这2个网络的度分布及度相关的参数基本相同;BURT_2018局部连接有所改善,但网络全局效率下降13%;在抗毁性方面,攻击相同的比例节点(或连边)时,BURT_2018和BURT_2015具有相似的抗毁性,但BURT_2018需要为攻击做出更多努力,攻击相同数量的节点(或连边)时,BURT_2018抗毁性更卓越。研究结果进一步丰富了城市轨道交通网络特性的抗毁性分析方法,为城市轨道交通网络的运营管理和规划设计提供了有益借鉴。     

基于复杂网络理论的国内地铁网络特性分析

基于复杂网络理论,在分析国内地铁网络拓扑结构的基础上对其相继故障进行了研究.结果表明:国内地铁网络具有较大平均最短路径,聚类系数近似为零,节点度和介数具有线性正相关性,度分布近似为Poisson分布,网络结构近似为随机网络;在相继故障扩散过程中蓄意攻击比随机攻击具有较快的传播速度,但在扰动幅度和故障规模关系中呈现出相似的变化趋势,蓄意攻击效果并不明显.      

川西地区风景道路网可达性评价研究

运用ArcGIS空间设计网络分析法和网络分析法，结合接近度、穿行度、节点可达性等指标，对川西地区风景道路网可达性进行评价。结果表明：研究区域风景道路线全局尺度上呈现“两轴四带”、局部尺度上呈现“两核心多节点”的空间格局，随地理尺度变化路网可达性呈显著差异性；节点呈现“核心-边缘”的整体空间格局，并以“层状”特征由东向西逐步递减；路网空间格局“马太效应”显著，发育程度与资源节点分布具有同质性，对风景道路网格局具有重要影响。     

融合POI大数据空间分析的路网布局方法研究

道路网络形态及线路布局对促进城市空间格局拓展优化具有重要意义.提出一种基于节点重要度、交通区位线等传统方法基础上融合空间大数据分析的路网布局方法,首先通过Python语言平台及网络爬虫算法抓取规划区内的开源POI(兴趣点)数据,利用GIS空间计算分析城市空间和节点态势,然后融合多源数据识别交通走廊(交通区位线),最后结合国土空间结构提出路网布局形态和协调布局方案.以佛山市快速路网规划为例,结果表明方法融合POI大数据空间分析,定量与定性相结合,能够对传统方法进行有效的数据弥合.     

基于多源数据的区域干线公路网综合效益评价研究

公路网效益评价是公路网规划的重要内容,能够有效对公路网布局的合理性进行分析,评价其与社会、经济发展的适应性和协调性。考虑新型空间格局的发展要求,从路网运行效益、经济效益、社会效益和环境效益等4个方面建立路网综合效益评价指标体系;基于路网基础数据、社会经济数据、交通量数据等多源数据,借助TransCAD与ArcGIS工具对指标进行量化测算,运用数据包络分析法(DEA)对不同区域干线公路网综合效益进行超效率分析;采用陕西省干线公路网作为实例进行验证。结果表明：DEA方法适用于对不同城市的路网综合效益进行超效率分析,西安、渭南、铜川、延安、榆林的效率值最大,宝鸡的效率值最小。研究结果可为区域公路交通网络规划提供理论依据。     

经济属性驱动下的高速公路复杂加权网络的演化及仿真

讨论经济因素驱动下高速公路网络拓扑结构、演化过程和特征问题。在BBV模型的基础上,提出了一种以节点强度驱动和以经济流量为权重度量标准的复杂加权网络演化模型,并使用matlab软件进行数值仿真和分析,分别探讨了拓扑网络中经济流量增量和现实网络中城市经济属性对高速公路网络演化的影响。仿真结果表明,高速公路网络是一个典型的复杂加权网络,其点权分布服从幂律分布,并有重尾特征;经济流量增量成为拓扑网络演化的驱动力,而城市经济属性对现实网络发展起决定性作用。研究结果可为我国高速公路的建设和优化,以及促进区域经济一体化建设提供理论依据和参考。     

基于收费信息构建高速公路路网智能系统研究

高速公路网络智能化是提升交通管理效率,促进路网规划建设科学化的重要手段,在充分吸取国外高速公路智能化建设经验的基础上,本研究考虑我国由于收费制度的存在,高速公路网络全封闭运行,边界条件明晰,收费数据详尽的特点,提出了由路网信息自动处理系统、感知系统和应用系统三大模块共同构成的全路网智能体系。在此体系下,研究将高速公路划分为若干个互通(枢纽)之间的基本单元,利用收费数据围绕基本单元构建物理数学交通模型,推算各基本单元的实时交通流量和即时交通状态量化评价指标。为验证该方法的实际应用效果,研究选取了浙江省境内沪杭高速及杭徽高速作为算例,研究结果表明,该方法得出的实时交通流量准确率可达近80%,为新一轮高速公路智能化体系构建提供了有效内核支撑。研究还基于全路网智能体系特征,指出了其在路网运营管理、规划设计和科学研究等方面的具体应用场景,以指导系统后续建设。     

基于MFD的路网可扩展边界控制策略

为了缓解城市路网中区域性的大范围交通拥堵,基于宏观基本图的相关理论,提出了一种针对过饱和路网的可扩展边界控制策略。该控制策略以提升路网整体运行效益为目标,具体方法分为两步:首先是考虑堵塞区域边界节点上游路段的储存车队能力,避免边界路口上游路段排队溢出,建立边界控制的约束条件,确定反馈"闸门"的控制位置,通过实时动态调整堵塞区域的控制边界,形成一种新的扩展边界;然后建立区域反馈控制模型,在堵塞区域扩展边界路口设置反馈"闸门"限制车流进入堵塞区路网,维持堵塞区路网车辆总数在一个合理可行范围内,从而使被控区域保持高效运行。为验证该策略的有效性,以Sioux Falls测试路网为研究区域,运用Vissim仿真软件对实施该控制策略前后的路网运行情况进行了对比分析。研究结果表明,在可扩展边界控制策略实施后,路网各项运行指标均有明显改善,大范围的交通拥堵状况得到明显缓解,并且不影响边界外的路网运行效率。在整个仿真分析时段,路网平均延误时间降低约35%,路网平均速度提高约30%,路网平均出行时间减少约15%,平均停车次数减少约30%,离开路网的车辆数增加约13%。     

城市路网复杂节点的“组合-层次”设计方法

复杂交通节点是制约城市路网通行能力和服务水平发挥的瓶颈。为在系统层面提高其运行水平,本文探讨了针对复杂节点的“组合-层次”设计方法。首先,对复杂节点包含的交通转换关系进行了分析和定义；其次,对“组合-层次”分析的思路进行了具体的阐述；最后,以惠州四环东路为例,应用“组合-层次”方法对涵盖高速公路、快速路、主干路等多种道路类型的复杂节点进行了应用设计,验证了该方法的可操作性。     

粤港澳大湾区及大数据视角下的干线路网规划

粤港澳大湾区的发展势必提速区域交通格局重塑,湾区城市交通发展面临新的机遇和要求。分析干线路网与城市发展协调机理,利用高速公路联网收费数据、交通监控视频数据等大数据研究粤港澳大湾区背景下区域交通发展要求和交通需求态势,明确干线路网规划建设思路,提出适应湾区发展的“通道联动、网络塑城”的城市干线路网发展策略,并据此拟定中山市快速干线路网布局方案,为类似地区提供参考。     

关键交叉口优化对路网运行效率的影响研究

随着机动车保有量的增加,城市路网拥堵情况日益严重。交叉口作为城市路网的咽喉,其服务水平直接影响到整个路网的运行效率。以重庆市民族路-新华路路口为例,基于现场交通调查数据,明确交叉口的现存问题,采用Synchro(设计软件)对该路口进行建模分析。通过优化信号配时和车道功能划分后,交叉口延误降低了71.6%,服务水平从D提升至B。同时,采用VISSIM(仿真软件)对重庆市渝中区解放碑商圈整体路网和该关键交叉口影响的区域路网进行建模分析,并对路网优化前后的车辆运行状况进行对比。结果表明,通过优化,影响区域路网的平均延误下降了17.74%,平均行车时间下降了13.46%,平均停车次数下降了17.18%,尾气排放也有所减少,关键路口优化对路网运行效率的提升作用明显。     

基于投影寻踪法的城市道路交通网络关键节点辨识方法研究

如何有效辨识城市道路交通网络中的关键节点,是当前城市交通控制和应急管理领域亟需解决的重要技术问题之一。论文对关键节点的内涵进行了探讨,以节点失效前后路网交通流总行程时间的变化值作为体现节点重要度的量化值;从网络拓扑结构的角度和交通运行特性的角度分析影响节点重要度的因素,并利用沈阳市区域道路交通网络数据对重要度和影响因素之间的相关性进行检验,以确定关键交叉口的评价指标集合;最后,设计了基于投影寻踪分析的关键节点辨识方法,并利用沈阳市区域路网进行了实例分析,证实论文提出的方法可行、有效。