路网可靠度模型的研究与拓展

回顾了路网可靠度模型的研究进展:包括不同的可靠度指标、模型以及算法.在分析传统可靠度模型优缺点的基础上,提出将随机网络平衡模型用于路网可靠度分析.     

基于DYNASMART路网恢复可靠性研究

将路网恢复可靠度作为路网可靠性的评价指标，衡量路网在交通事故情况下能在预期时间内恢复正常功能的能力。利用DYNASMART中观仿真软件，选取北京市CBD金融地区作为分析案例，分析不同等级道路上发生交通事故对路网可靠度的影响情况，同时分析车载导航系统在不同事故等级下对路网恢复可靠度的影响情况，利用仿真数据建立模型拟合公式，并将其应用于CBD区域的交通影响评价工作中。     

路网运行可靠性评价方法研究

路网可靠度作为一种概率测度能较好地反映路网运行的动态性和利用效率,是路网整体功能的综合表现。文中主要介绍了路网运行可靠度的一种评价方法,该方法通过采集路段上的车辆速度和车头间距确定速度的分布函数,进而计算路段运行可靠度;然后将路段运行可靠度进行加权平均,以不同道路等级在路网中的贡献作为权重,计算整个路网的运行可靠度。以成都市为例,利用该方法对其路网运行可靠度进行了评价。     

基于安全和畅通交叉口合理间距的确定

城市路网是城市交通与城市发展的骨架.目前,专业人员对于路网密度、交叉口间距(路网间距)的研究较少.文章分析了交叉口间距对于道路交通安全、畅通的影响,以Vissim仿真实验为基础,分析了交叉口间距与交通冲突的关系,得到以冲突率为指标的交叉口安全可靠度模型.分析了不同交叉口间距下的路网容量,推导出交叉口容量可靠度.从安全和畅通两方面效益平衡考虑,得到交叉口合理间距的确定方法,并通过示例进行分析验证.     

基于道路使用者的城市路网动态行程时间可靠度

为了解决目前对行程时间可靠度的研究几乎都是从道路管理者角度出发的问题,考虑路网随机变化对道路使用者的影响,首先从道路使用者的角度以及行程时间分布的2个维度提出了动态行程时间可靠度的概念,进而分析了其时空变化特性.其次基于日变可靠度并假设行程时间及其规定阈值服从正态分布,根据其概率密度分布函数分析了可靠度影响因素,并提出了行程时间可靠度指标.然后运用该指标推算出了路段和路径行程时间可靠度,计算并分析了路网动态行程时间可靠度.最后在一个测试路网上采用3种方法分别计算了路径行程时间可靠度.结果表明,传统计算方法存在缺陷,而提出的可靠度指标法与Monte Carlo法的结果基本相同,也因此验证了该方法的正确性.     

交通流量分配对道路网络结构可靠度的影响

研究和分析了基于行程时间可靠度的交通流量分配对道路网络结构可靠度产生的影响,行程时间采用BPR路阻函数,假定行程时间服从Weibull分布,推导出路段行程时间可靠度同路段饱和度之间的关系式.以路段行程时间可靠度80％,即路段饱和度1.0,为衡量和控制标准,对路段超出控制标准部分的交通流量进行重新分配,利用蒙特卡罗MATLAB计算程序计算出分配前后各路段路面结构可靠度,再利用网络串并联原理分别计算出交通流量分配前和分配后的道路网络结构可靠度.通过实例对比分析交通流量分配前后的道路路段可靠度和路网结构可靠度可知:以行程时间可靠度为分配标准较以畅通可靠度为分配标准更合理;路段拥堵时的交通流量分配虽可以提高相应路段可靠度,但会降低整个路网结构可靠度.     

城市道路网络可靠度及其敏感度研究

针对饱和度不能全面反映交通状况的缺点,首先对路段畅通可靠度的计算公式进行了改进;然后利用图论中的最小路集法将路网简化为简单串并联网络,并结合北京市路网实时数据,构建城市路网畅通可靠度的计算方法;最后作为路网畅通可靠度计算方法的延伸,对各条路段进行了敏感度分析,确定引起路网拥堵的关键路段.研究结果表明:改进后得到的畅通可靠度能够较好地反映交通拥挤状况,基于畅通可靠度评价的敏感度分析能有效定位出解决路网拥堵的关键路段,可为道路交通管理部门提供决策及理论支持.     

地震灾害影响下的公路网可靠度模型研究

通过分析地震灾害下公路网的破坏形式和地震灾害对公路网的损害机理,研究地震烈度、地震等级、震中距和地质条件等影响因素与公路网可靠性的关系,并对其进行量化,计算出地震灾害影响下公路网最易受损的桥梁单元和边坡单元的连通概率。在此基础上,研究地震灾害下区域内任意2点之间的路径可靠度、OD对间的出行可靠度和反映区域路网总体情况的网络可靠度的计算方法,建立地震灾害影响下的公路网可靠度模型。该模型可用于地震灾区公路网的结构优化,对区域公路网应急救援规划及灾区公路重建等具有重要参考价值。     

不同交通供需分布下的路网畅通可靠度变化规律研究

畅通可靠度是在研究交通供需之间关系的基础上提出的概率型指标。根据畅通可靠度的计算方法,将各小区交通需求和各路段通行能力视为符合正态分布的变量,通过组合不同交通供需分布方式,对所需要研究的路网采用多次随机试验的方法得到各道路单元、路径及系统的畅通可靠度,并研究不同交通供需分布方式对路网车速和畅通可靠度的影响,寻找在不同交通供需下道路畅通可靠度的变化规律。分析表明:道路单元、路径、OD对间及路网的畅通可靠度变化规律是一致的,并且畅通标准越高,路网的畅通可靠度就越低;在同一畅通标准及相同的需求变化范围下,需求越低,相应的畅通可靠度会越高;同时,随着畅通标准的提高,道路通行能力和交通需求方差越大,道路畅通可靠度也越大。     

城市路网畅通可靠性分析

借鉴网络可靠性分析方法,基于交通供需随机性分析,建立了适合城市交通系统的概率型评价指标———畅通可靠度;在此基础上,提出了道路单元及路网畅通可靠性分析方法。并以北京市二环内路网为例,对其交通状况进行了分析,结果表明利用畅通可靠性分析方法可以合理的评价分析路网的运行状态,从而使交通管理规划部门充分认识城市交通供需矛盾,实现有限资源的合理利用和路网潜力的充分发挥,最终从根本上解决城市交通问题。     

基于可靠度的城市道路网络优化模型与算法

分析了城市道路网络可靠性,并根据城市道路网络可靠性基础理论,提出了基于可靠度的城市道路网络优化方法,将用户平衡模型作为下层模型,以建设投资费用和用户出行费用最小为上层模型目标函数,可靠度作为上层模型约束条件建立双层城市道路网络优化设计模型,并采用遗传算法进行求解。实例表明,该模型对城市道路优化设计有较好效果。     

确定桥梁评估目标可靠指标的生活质量分析法

结构可靠度理论越来越多地被用到桥梁设计、评估与管理领域。其中一个重要的参数———目标可靠指标的取值直接影响分析结果的可靠性。采用近年发展起来的基于风险分析的生活质量准则,结合对既有公路桥梁的时变可靠度分析提出了确定桥梁评估实时的目标可靠指标的方法。通过对一座我国路网常见的简支梁桥的实例分析,阐述了该方法的过程。算例分析表明,基于生活质量分析确定的目标可靠指标考虑了不同发达水平的社会承担桥梁失效风险的能力与期望,较规范校准法的目标可靠指标取值要更合理。本文方法可为基于可靠度和风险的既有桥梁评估和管理提供理论基础。     

汽车试验场可靠性试验强化系数的研究

本文按疲劳等损伤寿命原则推导了计算汽车可靠性试验强化系数的数学模型,并在模型中引入损伤因子统计量和频率因子统计量的概念,使影响强化系数的各因素的物理意义更为清晰。本文编制了计算强化系数的软件,对CA141汽车在试验场可靠性试验道路上的载荷谱测试数据进行了处理,计算得到了各种路面组合的综合强化系数。本文提供的方法对各试验场可靠性试验强化系数的分析计算具有普遍参考价值。     

运行时间可靠度在单向交通组织中的应用

运用网络可靠性计算的串并联理论,提出了道路网络中节点OD（Origin-Destination）对之间的路径运行时间可靠度计算方法,建立了基于节点OD需求的路网运行时间可靠度计算模型。在节点OD需求已知的情况下,根据交通组织状况,采用动态交通分配和交通仿真方法获得模型参数,计算节点OD对之间分别在双向和单向交通组织条件下的运行时间可靠度,并建立交通组织方案的临界判别条件,作为单向交通组织方案评价和决策的量化指标。     

智能网联环境下的城市路网容量可靠性分析

网联自动驾驶车辆（CAVs）与人工驾驶车辆（HDVs）混行的交通发展模式会促进城市路网容量发生变化，为解析混合交通流对城市路网容量可靠性的影响，构建了智能网联环境下城市路网容量可靠性双层规划模型。为表征CAVs信息获取与自动驾驶的能力，假定CAVs遵循系统最优原则选择路径，而HDVs则根据自身经验选择路径，基于二者路径选择的差异建立描述混合交通分配的下层模型，刻画智能网联环境下的混合交通流分配特性。并且，为了快速求解大型路网交通分配，将下层混合交通分配模型转换为非线性互补下问题进行求解。考虑到实际路网的随机性，以及路网道路通行能力并非固定值，运用具有多种相关性的均匀随机分布理论，建立了的描述城市路网容量可靠性的上层模型。通过蒙特卡洛仿真分析不同CAVs渗透率下的路网容量可靠性，并进一步解析各路段对路网容量可靠性的敏感度。结果表明:当需求水平d > 0.5时，路网容量可靠性开始降低；当d > 0.7且CAVs渗透率λ＝0时，可靠性小于0.4；当d > 0.7而λ＝1时，可靠性接近1，说明CAVs可增强路网容量可靠性。研究还发现，当需求水平处于0.7~1区间时，渗透率的变化对路网容量可靠性有显著的影响，但随着需求的增大，路网处于超负荷状态，渗透率对路网容量可靠性影响较小。此外，CAVs渗透率从0增加至1的过程中，路网中存在“道路容量悖论”现象的道路从19条下降至3条，且当λ＝1时路网中仅有1条道路出现了显著的“道路容量悖论”现象，拥堵严重。表明CAVs渗透率的增大可以显著改善路网中的“道路容量悖论”现象，减少路网容量可靠性的波动，提高路网运行稳定性。      

基于首次超越机制的小规模路网可靠性模型研究

可靠性可用于评价路网性能。传统的路网可靠性指标基于路段可靠性推导而得,因数据获取难度大等诸多缺点导致难以实践应用。分析了传统路网可靠性指标的不足,基于路网行程时间,通过构造合理的单输入单输出路网结构模型,获得表征路网结构的功能函数,并得到一般路网的可靠性模型。在此基础上,基于首次超越机制,在泊松假设的前提下构造了评价路网可靠性的模型。基于Vissim 仿真平台介绍了模型的应用过程,仿真结果与路网运行状态相符。      

基于可靠性的奥运会开幕式交通管理与控制措施评价

利用动态交通仿真软件Integration,对奥运会开幕式时奥运公园周边路网交通运行状况进行了仿真,并设计了行程时间稳定性指数,以评价社会车辆在路网中的可靠性状态,在此基础上,分析了不同交通管理和控制策略对于路网可靠性的影响程度.分析结论显示:奥运会开幕前1 h开始,路网中社会车辆的可靠性持续降低,并持续到开幕式后约0.5 h;控制背景交通需求能够显著提高路网的可靠性;而设置奥运交通专用车道,则会使得社会车辆的可靠性降低.     

弹性需求随机路网的可靠性

路网的可靠性分析是反映路网性能的重要手段,但现有的可靠性指标还不能充分反映路网的性能。基于净经济效益概念,提出一种新的可靠性指标以描述弹性需求随机路网的性能。新的可靠性指标定义为路网的净经济效益满足给定水平的概率,是一种能够反映路网综合性能的指标。针对路段通行能力分布的不同假设,给出分别基于MonteCarlo法和解析法的两种不同算法求解可靠性模型,并讨论了两种方法的特点和应用范围,同时用一个简单的例子进行了说明。     

基于连通可靠性的自然灾害后应急阶段路网重建研究

道路交通网络系统是自然灾害发生时人员疏散、派遣营救人员及工程队伍和运送抗灾物资的路线,是生死攸关的抗灾救灾生命线,如何恢复道路交通网络使人员疏散和救灾工作能够顺利进行是一个逐渐被人重视的研究课题.文中介绍了连通可靠性和关键重要度概念,在此基础上建立基于连通可靠性的灾后应急阶段路网重建模型并利用灵敏度分析的方法求解此模型,并进行了案例分析.     

汽车试验场可靠性试验强化系数的研究

通过对路面载荷谱幅值分布函数的拟合求解，依据疲劳等损伤原则，在提出当量频次概念的基础上，推导了计算汽车可靠性试验强化系数的数学模型。采用该方法分析计算一种试验场汽车可靠性试验强化系数，计算结果离散性小。