城市群复合交通网络级联抗毁性

为保障城市群交通运输系统运营安全,解决城市群交通运输系统站点或线路故障引起的交通网络瘫痪问题,以"复合"的视角对网络级联抗毁性进行深入研究。针对不同运输方式交通网络节点、连边的差异性,构建基于强度和运输方式分担率的城市群复合交通网络模型,进行网络级联失效分析。考虑节点暂停状态对网络性能的影响,分析节点受损后的负载重分配,构建城市群复合交通网络级联失效模型,并引入基于观测信息模糊度的不完全信息攻击策略,以修正后的测度指标评估级联失效对网络抗毁性造成的影响。以呼包鄂城市群为例进行仿真试验,发现轨道子网的叠加增大了节点的过载承受能力,将大量失效节点转变为暂停节点。同时,容量参数、过载能力调节参数越大网络的级联抗毁性越强,而观测信息模糊度越大,网络级联抗毁性不一定越强,其产生作用的阈值为0.4。结果表明:复合交通网络的构建提高了单一运输方式交通子网的级联抗毁性。城市群交通子网的叠加可以增大节点的过载承受能力,将大量失效节点转变为暂停节点,通过增大节点容量并提高其过载承受能力,能够防止级联失效对复合交通网络产生的不利影响。通过对识别出的关键节点加强防护可以进一步优化复合交通网络的级联抗毁性。     

城市群交通网络级联失效建模与可靠性仿真

为增强城市群交通网络抵抗突发灾害的能力,减少级联失效所带来的危害以提升网络的可靠性,本研究基于城市群交通网络级联失效模型进行研究。首先,构建城市群单种运输方式的交通网络模型,将地理距离较近的节点进行叠加以构建城市群交通网络模型。其次,根据容量-负荷模型以及城市群的特点,在失效节点的负荷分配时考虑了地理距离与节点度的相对重要程度,构建城市群交通网络级联失效模型。并以网络效率作为可靠性测度指标,从而度量级联失效的影响。最后,以呼包鄂城市群为研究对象构建了道路-轨道交通网络模型,就不同的攻击策略、容量系数、地理距离权重与节点度权重对城市群交通网络级联失效现象进行仿真,研究网络可靠性的变化。结果表明:无论是随机攻击或是蓄意攻击,容量系数较大时网络可靠性较低;并且当容量系数均匀增大时,级联失效的影响具有明显突变性。在随机攻击下,容量系数的不均衡性使得网络效率下降较快,级联失效产生的影响较为严重;地理距离权重以及节点度权重影响着网络效率出现跳跃式下降的时刻,地理距离权重越大,出现的时刻越晚;在蓄意攻击下,容量系数存在阈值,当容量系数小于该值时,网络效率的变化趋势相似;地理距离权重与节点度权重存在某特定值使得级联失效的影响较小。     

Calculation of Node Important Degree for Traffic Network Considering Cascading Failure

为有效地找寻和管理交通网络的关键节点,以免网络陷入大规模的交通瘫痪,构建了基于级联失效行为的节点重要度测算方法.首先,基于双层网络提出了一个交通网络级联失效模型,该模型:(1)考虑了上层出行网络与下层道路网络的相互影响;(2)给定节点、边初始容量,初始容量与初始流量无关,而初始流量由初始容量等决定:(3)用出行时间描述边的状态;(4)采用可变的边容量,边的容量随下游拥挤程度的变化而变化.然后,基于节点删除法提出了考虑级联失效的交通网络节点重要度评估方法,用级联失效网络的阻塞程度刻画了节点重要度,设计了能测算所有节点重要度的算法流程.试验分析表明,出行网络结构、出行者行为对节点重要度有重要影响.     

基于级联失效模型的交通脆弱评估方法

交通网络是国民经济发展的基础支撑,其运行的安全、稳定问题已成为关注重点。为识别网络中的薄弱环节,本文在已有交通脆弱性研究基础上,梳理出目前各类交通脆弱性定义的共同点;基于用户平衡分配模型,给出一种模拟交通网络拥堵传播的级联失效模型,将此模型应用于交通脆弱性评估中;提出交通网络中节点和边脆弱强度的计算公式。以某市子路网为例,计算节点和边的脆弱强度,发现最脆弱的前十个节点和边都分布在主干路。对脆弱强度的敏感性进行分析,发现脆弱强度对于OD需求和通行能力在级联失效临界值附近的变化具有很强的敏感性。结果表明该方法对交通网络中的薄弱单元具有较好的辨识能力。     

基于复杂网络的城市交通堵塞载荷再分配控制

近年来,城市交通堵塞是困扰城市经济发展建设的一个重要问题,给人们的生产、生活带来诸多不便,但由于城市规划、人口密度、交通设施等多种因素,交通堵塞的情况不可避免,应对交通堵塞,使堵塞的载荷合理分配,避免大规模级联堵塞现象发生具有现实研究价值。针对城市交通网络堵塞问题,为交通网络中的每个节点设置了初始载荷。根据各个节点的载荷量是否超过其阈值判断节点是否失效,提出了一种失效节点载荷再分配的非线性模型,分析了该模型触发级联失效的条件。对齐齐哈尔市城市交通网络分别进行随机攻击和蓄意攻击,运用Matlab编程方法对堵塞节点引发的级联失效进行了仿真,选择更容易理解的网络抗击毁性测度方法判断了攻击对齐齐哈尔市交通网络的破坏性。结果表明:合理调节失效节点载荷的再分配策略能够有效提升网络抗击毁性,降低交通网络级联失效引发的失效节点数量,避免大规模级联失效现象发生;在容量系数较小时,蓄意攻击比随机攻击对网络的破坏性更强,但现实生活中由于种种条件限制,容量系数不可能过大。因此,需要适当调节交通堵塞载荷的分配系数,使得堵塞载荷合理分配,进而有效减少失效节点数量,避免城市交通大规模级联失效现象的发生。     

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.      

基于GIS的城市交通网络数据模型研究

针对城市交通需求预测中交通网络数据建模的特点和难度,提出了一个基于GIS的交通网络数据模型,并设计了模型的具体内容包括数据库表结构、交通网络拓扑结构表示法等。数据库表按节点、路段、转向、OD对以及交通区这5种网络基本要素分类设计。城市交通网络拓扑结构包括节点-路段和路段-转向两部分,前者采用邻接表来表示,后者则采用邻接表的拓展形式-路段邻接表。该模型集拓扑数据、空间数据和属性数据于一体,充分发挥了GIS和数据库技术的优点,并可表示出完整的节点-路段-转向拓扑关系,为计算机辅助城市交通需求预测奠定有效、详细的数据基础。     

基于复杂网络的城市群铁路网络节点重要度研究

基于复杂网络理论,测算天山北坡城市群网络指标特性值,分析节点层和网络层的数据特征;根据节点重要度模型,采用改进熵权法对模型相应指标赋权,计算得到各城市节点重要度;通过系统聚类分析方法,对节点城市划分重要等级。结果表明:石河子市、乌鲁木齐市、沙湾县和奎屯市节点重要度分别为1.87、1.46、1.16和1.14。聚类得到三个重要度等级,并对城市节点进行划分。说明在重点完善关键城市节点交通网络外,需同时兼顾其他城市的交通基础设施建设,为各地交通往来提供便利。     

受限路网中汽车行驶最优路径算法及优化实现

实际交通网络不仅包含路网的拓扑关系，还存在大量交通禁行限制。考虑了交通连通性约束所建立的受限路网模型能够更精确地反映实际交通网络。文中提出一种能够在受限路网中寻路的最优路径算法，并具体讨论了算法的优化实现。应用表明该算法可靠高效，可用于实际受限交通网络最优路径规划。     

基于聚类算法的交通网络节点重要性评价方法研究

评估交通网络中节点的重要性,识别出对网络效率起着重要作用的关键节点,对于预防和降低交通拥堵和交通事故等事件对路网整体效率的影响具有重要意义.为识别出关键节点,研究了一种基于聚类算法的交通网络节点重要性评价方法:将道路交通网络抽象为无向加权网络,以节点介数、节点交通量和PageRank值作为节点重要性评价指标,利用基于K-Means算法和随机森林加权的改进FCM算法确定交通网络节点重要性,适用于中小城市道路交通网络.实证分析表明,改进算法的聚类性能明显提高,目标函数值和迭代次数分别降低88.70%和61.54%,同时算法误判率也仅为5.50%,验证了所提出的方法可以更为客观地刻画交通网络节点重要性程度,更为准确地动态辨识出关键节点.      

上海市轨道交通网络演化特征分析

交通网络的发展是一个复杂和动态的过程,轨道交通网络亦是如此。近年来,有关复杂网络的研究主要集中在根据网络的拓扑结构特征来划分网络类型,如随机网络、无标度网络和小世界网络。然而,与日常生活息息相关的交通网络,特别是城市轨道交通网络方面的研究较少。由于交通网络空间结构的特殊性,加入交通网络的需求和运行状况的考虑会更加符合实际。以上海轨道交通网络为对象,研究其从1993年第一条线路通车至2008年的网络发展变化。从拓扑、需求(各站点客流)和运行(各站点间运行时间)三方面分别选取指标描述轨道交通网络特征:用节点度、回路程度(circuitness)和树状程度(treeness)来表征网络拓扑结构性质;用邻近性(closeness)表征网络需求和运营性质,并分析这些指标随时间变化的规律。     

基于Paramics的城市路网交通控制策略评价系统研究

提出了一种基于微观仿真平台Paramics构建交通控制策略效率评价系统的理论框架与实现方法,并在微观仿真系统中提出了一个两层面的模型来描述路网：拓扑层和仿真层。作为应用实例,选择广州市海珠区中山大学附近路网为研究对象,通过现场交通调查获得道路几何数据及主要路口的实时交通流量数据,在该路口现行的交通控制策略模式的基础上,针对该地区实际存在的交通问题提出了改进的控制策略方案,进而利用所建立的评价系统分别对现行方案及改进方案进行了效率评估,最终根据定量结果获得较优的控制策略方案。     

高速公路运输量研究

提出了高速公路运输量的统计方法,并以南京—上海高速公路为例,首次统计了中国高速公路的客运量、货运量、客运周转量、货运周转量以及客、货运输密度。研究表明:在南京—上海通道内,高速公路和铁路起着同样的关键作用;货运方面,高速公路和铁路运送货物价值相差很大,两者是互补性的,客运方面,高速公路客运量中个性化出行与铁路是互补性的,而群体性出行与铁路是替代性的。对高速公路上运行的车辆状况进行了分析,指出货运量主要是由四轴的半挂列车和两轴的单车完成的。客运中个性化出行的乘客占40%,车数占88%。     

大城市客运交通结构优化模型研究

城市客运交通结构是关系城市交通系统发展方向的核心问题。从城市交通可持续发展角度出发建立了大城市客运交通结构优化的线性规划模型,其中决策变量为城市客运交通系统中各种交通方式的周转量。该模型的目标为最大化城市客运交通效率,该交通效率不是简单的各种交通方式客运周转量的函数,而是由各种交通方式的客运周转量和各种交通方式对城市客运交通效率贡献率共同决定。同时考虑客运交通结构优化过程中应满足的出行需求总量约束、可达性约束、占地约束、能耗约束、环境容量约束和各种交通方式发展规模约束等。该模型在实际应用中取得了良好的效果。     

基于多方式广义费用模型的超级交通网络需求预测技术应用

针对综合交通网络规划各方式缺乏有机融合问题，通过建立以虚拟概化线连接的铁路、公路、水运、民航各方式交通线网和火车站、港口、机场等枢纽节点一体衔接的超级交通网络模型，运用广义费用函数计算客货在路网、枢纽及虚拟概化线上流动产生的广义费用，实现各方式交通网络融合。考虑公路客货运周转量占全方式总量比例高，但客货运平均运距短，以县级行政单元为基础将全国划分为2 540个综合交通小区，获取2018年各运输方式全年客货运起讫点（OD）数据，通过聚合、拆分等方法，将各方式OD表叠加形成现状综合交通小区客货运输量OD表；采用总量预测、自上而下分层控制的技术路线，对2050年全国总量、分区域总量和综合交通小区客货运发生吸引量进行预测，计算2050年综合交通小区客货运输量OD，实现各方式运输需求融合。基于Fisk模型，构建组合出行情况下多方式、多类别随机用户均衡分配模型（SUE），采用连续权重平均（MSWA）法对模型进行求解，并通过算例验证了模型和算法的有效性。结果表明：模型能够体现“宜铁则铁、宜公则公、宜水则水”的规划理念，实现乘客组合出行和货物多式联运，预测精度较高。研究成果可应用于宏观交通趋势判断，为实现综合交通网络规划中各方式有机融合提供借鉴，并成功应用于国家综合立体交通网规划研究中。     

道路客运企业交通安全管理水平组合赋权评价

针对目前我国道路客运企业安全评价内容多为定性评价的现状,以道路客运企业的交通安全管理内容为研究对象,对16家客运企业展开实地调研工作,获取相关数据及材料。以此为基础,针对客运企业安全管理现状,建立了一套将企业安全管理内容划分为企业制度、驾驶员及车辆3个方面的企业安全管理水平评价指标体系。结合主观赋权法中的层次分析法和客观赋权法中的熵值法对指标进行组合赋权,并利用表征客运企业交通安全管理水平的事故数据分别对组合赋权法计算结果和层次分析法及熵值法计算结果进行相关性分析。结果表明,组合赋权法的相关性达到-0.841,优于层次分析法的-0.793和熵值法的-0.754。通过组合赋权法得到的企业评分排序结果也与事故数据排序结果基本一致,表明利用该组合赋权法可以对道路客运企业交通安全管理水平作出更为真实客观的评价。      

TransCAD软件在轨道交通客流预测中的应用

轨道交通网络是一种特殊的公共交通网络，其网络分配十分复杂。文章以TransCAD软件为开发平台，通过由轨道交通、常规公交以及步行网组成的联合网络进行交通分配，从而实现轨道交通客流预测。阐述了轨道交通客流分配基本原理和实施过程，并对图层的设置、网络实体的表达、基础数据的存放和分配结果的表现等问题进行了探讨。     

上海浦东国际机场T3航站楼建设配套的S32立交改建总体方案设计

大型交通设施的扩建往往伴随着客流的进一步增加,有必要对项目周边道路设施进行升级改造。上海浦东国际机场作为上海市两座重要客运机场之一,自投入使用以来旅客吞吐量逐年提高。根据机场周边道路配合改造的实际设计方案,从总体方案设计、邻近工程衔接以及施工期间交通组织问题三个角度对大型交通设施周边道路设施的改扩建中的难点进行分析,并提出S32立交的改造方案,形成浦东机场T3航站楼快速道路集散系统,满足浦东国际机场T3航站楼对外沟通需求。     

基于电子云模型的边缘型高速铁路客运枢纽地区路网级配计算方法研究

在研究边缘型高速铁路客运枢纽地区典型路网布局型式的基础上,计算各类需求下各级道路的优势出行距离,运用电子云模型计算枢纽地区各级道路所需承担的道路周转量,并与各级道路所能提供的周转量相平衡得到枢纽地区路网级配计算模型,并结合南京南站枢纽地区进行了实例应用。