危险品道路运输网络风险-成本综合优化研究

危险品道路运输具有双层特性,即风险和成本,在危险品道路运输网络规划中纳入该特性,并将影响其的因素细化为:运输距离、道路事故概率、道路上人口暴露、道路附近人口暴露、财产损失、环境污染和应急响应效率。利用层次分析法为上述因素进行了量化评定,计算出相关权重。建立了以政府需求的最小风险为上层目标函数、企业需求的最小成本为下层目标函数的危险品运输道路网络的双层规划模型。采用遗传算法,以Matlab为平台编写算法程序对模型进行求解。实例分析表明,利用遗传算法对双层规划模型求解,能够在危险品运输道路网络中迅速地搜索到一条同时满足风险与成本综合最小的路线,完成危险品运输道路网络风险与成本的综合优化。     

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。     

基于遗传算法求解的危险品道路运输线路优化双层规划模型

危险品道路运输网络设计问题是各国政府监管部门非常重视的问题。通过对危险品运输网络设计双重约束特性的分析,以及对不同危险品运输网络设计方法进行比较,建立起一个双层规划模型,兼顾政府与运输者双方不同的利益目标。结合网络设计问题的要求,研究了危险品道路运输网络双层规划设计问题的遗传算法。通过实例分析,结果表明双层规划是求解危险品道路运输网络设计问题的优秀方法之一,同时遗传算法能产生稳定的最优解。     

城市公交网络的拓扑结构及其演化模型研究

城市公交网络的拓扑结构特性源于其内在的演化生成机制.以国内4个城市公交网络为研究对象,分别在L空间和P空间对这些网络的度分布、集聚系数和平均路径长度进行了计算和分析.研究发现,公交网络中经过站点的线路教分布服从幂律分布,节点的度分布服从指数分布.基于此,提出了公交网络的演化生成机制--线路择优连接和站点随机游走机制,并构建了公交网络的演化模型.数值仿真结果表明,模型反映了公交网络演化生成过程的关键要素.     

考虑风险分布特征的危险品运输路径优化

为控制危险品运输风险大小并提高风险分布合理性,兼顾运输商的利益诉求,对多种类型危险品在同一路网内运输时的多路径组合优化问题进行研究。首先根据运输路径物理特征,结合路段风险值给出路径间的物理相异度计算方法,并根据各路段在路网内的地理位置,给出路径间的空间相异度计算方法;然后设置总风险阈值和最小相异度约束,建立同时考虑累积运输风险、运输费用和运输时间的多目标优化模型,改进第2代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)对模型求解,利用动态拥挤距离来提高群体中个体分布的均匀性;最后通过随机网格网络算例对多种类型危险品在不同起讫点间单次、多次运输场景下的路径选择进行仿真优化,并利用实际路网数据对优化方法的可行性进行验证。结果表明:设置危险品运输路径之间的相异度约束,可减少共用路段/节点数量,避免运输风险在局部区域内过度集中;适当增加累积运输风险,有利于提高路径之间的物理相异度和空间相异度,使运输风险的分布更为分散,同时扩大了运输商的路径优化空间。研究结果可为政府部门对危险品运输风险控制及风险分布管理提供新的方法,为运输商的路径选择提供决策支持。     

考虑风险分布特征的危险品运输路径优化（双语出版）

为控制危险品运输风险大小并提高风险分布合理性,兼顾运输商的利益诉求,对多种类型危险品在同一路网内运输时的多路径组合优化问题进行研究。首先根据运输路径物理特征,结合路段风险值给出路径间的物理相异度计算方法,并根据各路段在路网内的地理位置,给出路径间的空间相异度计算方法;然后设置总风险阈值和最小相异度约束,建立同时考虑累积运输风险、运输费用和运输时间的多目标优化模型,改进第2代非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ）对模型求解,利用动态拥挤距离来提高群体中个体分布的均匀性;最后通过随机网格网络算例对多种类型危险品在不同起讫点间单次、多次运输场景下的路径选择进行仿真优化,并利用实际路网数据对优化方法的可行性进行验证。结果表明：设置危险品运输路径之间的相异度约束,可减少共用路段/节点数量,避免运输风险在局部区域内过度集中;适当增加累积运输风险,有利于提高路径之间的物理相异度和空间相异度,使运输风险的分布更为分散,同时扩大了运输商的路径优化空间。研究结果可为政府部门对危险品运输风险控制及风险分布管理提供新的方法,为运输商的路径选择提供决策支持。     

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.      

长江内河危险品运输动态联盟框架和内涵

长江内河危险品运输企业往往独立经营,缺乏公共管理危险品的安全平台。论文运用现代网络技术,建立长江内河危险品运输动态联盟,研究动态联盟扁平式管理的网络结构;研究长江内河危险品综合信息服务平台,促进危险品运输相关企业和部门核心知识资源的共享和新技术的扩散,确保跨区域、跨部门各级危险货物道路运输安全,最终为经济建设长远发展保驾护航。     

城市群公路客运网络空间结构特征提取方法

公路客运网络的空间结构特征能够为区域公路客运规划提供基础依据。基于复杂网络理论,引入平均运距这一重要的运输特征量,建立了城市群公路客运网络空间结构提取方法。通过度与度分布、簇系数、平均路径长度、点强度、相关性分析等指标的测度,高效提取了滇中城市群公路客运网络的空间结构特征。结果表明:滇中城市群公路客运网络具有较大的平均度、较高的簇系数和较小的平均路径长度,呈现高集聚-高通达-高效率的网络特征,整体结构具有小世界性;依据度的统计规律、累计分布服从指函数分布及点强度服从幂函数分布等数理关系的变化,公路客运网络节点的客运规模空间分布差异性显著,呈现以昆明市辖区、安宁市为"双中心"的空间格局;同时,客运规模较大的节点与经济发展中心地位基本吻合,但网络层级结构不明显;从点强度和度相关性的分析,发现客流空间分布的差异是两节点产生客运联系的直接原因,进一步结合旅客出行行为分析发现,当平均运距点强度越大时,旅客出行更倾向于在点权较大的节点汇集,表明平均运距的地域分布差异推动着客运规模较大的节点与客运规模较小的节点相互联系。     

考虑多模式失效概率的长下坡路段重型卡车事故预测模型

为挖掘多模式失效概率与长下坡路段重型卡车事故之间的关系，建立了重型卡车在长下坡路段的多模式失效概率与车辆事故之间的关系模型。并针对重型卡车在长下坡路段可能的失效模式，如侧滑、侧翻、视距不足、制动失效，在此基础上建立了多模式失效概率预测模型；通过蒙特卡罗法模拟并求解单模式失效的概率，宽界限法求解失效系统的多模式失效概率；将多模式失效概率作为解释变量与其他道路因素结合，分别建立泊松模型、随机效应泊松模型、随机参数泊松模型，将多模式失效概率与重型卡车事故建立函数关系；对比3种模型的拟合优度指标，优选出最优事故预测模型，用来挖掘重型卡车事故与多模式失效概率之间的关系。以华盛顿州71段长下坡10年的重型卡车事故数据及道路设计数据进行方法验证。结果表明:随机参数泊松模型与随机效应泊松模型的拟合优度相差较小，二者均优于泊松模型；当考虑多模式失效概率时，平曲线半径、纵坡坡度、超高对重型卡车事故的影响均不显著，即三者的影响被削弱，尤其是平曲线半径和超高，多模式失效概率的弹性(0.239)远大于二者的弹性(平曲线半径和超高的弹性分别仅为0.097和0.002)；重型卡车的事故与多模式失效概率近似线性关系，且截距不为0。即多模式失效概率可用于道路安全分析的表征指标，但与事故概率不等价。      

考虑有限理性和公平性的危险品运输网络优化

针对含有风险控制的危险品运输网络优化问题，讨论了运输商的有限理性路径选择行为对运输风险的影响。基于鲁棒优化的方法构建了双层规划模型，通过增加各路段最大风险值的上界约束来实现不同路段之间运输风险分布的公平性，上层规划表示政府部门通过关闭部分路段来最小化最大运输网络总风险、路段最大风险的上界值以及路段关闭总数；下层规划表示有限理性的运输商在考虑感知偏差的情形下选择总成本最小的运输路径。考虑到传统启发式算法容易陷入局部最优解，通过重新定义上下层问题，设计了割平面算法求解该模型，并给出了算例分析。结果表明:虽然有限理性运输商的总成本增加了3.5%，但危险品运输网络的最大总风险下降了约8.4%；通过改变政府部门对各目标的关注度，可以影响有限理性运输商的路径选择行为，使得方差系数和基尼系数分别下降了约36.1%和26.2%，实现了不同路段之间风险分布的公平性目标；在实施车辆限行策略的情形下，针对有限理性运输商的感知偏差进行灵敏度分析，发现运输网络最大总风险的最小值不会改变，但会对路段关闭总数产生影响。在考虑运输商为有限理性决策者的情形下，可为政府部门设计更加符合实际情况的危险品运输网络，从而有效降低运输风险。      

避免重大事故的危险品道路运输网络研究

通过对危险品道路运输网络双层约束条件的分析,考虑避免危险品在运输过程中发生重大事故,建立了上层以监管部门期望的总影响后果最小化及影响后果均衡为目标函数、下层以运输企业期望的加权运输成本和风险损失最小化为目标函数的双层规划模型,兼顾双方不同的利益,并设计启发式算法进行求解,最后利用算例验证了模型和算法的可行性。     

交叉口车辆到达统计分布的实证研究

交叉口车辆到达的统计分布规律是交通流理论的基础,对于优化和设计信号控制方案有重要意义。车辆到达是否服从泊松分布,尚缺乏基于交通观测数据的实证研究。采集深圳市的部分道路交通数据,运用柯尔莫哥洛夫-斯米洛夫非参数检验（K—S检验）方法检验车辆到达的统计分布,利用SPSS和Excel软件分析处理数据,掌握了车辆到达的统计分布特性。研究发现,泊松分布能较好地拟合交叉口车辆到达,具有较广泛的适用性。此外,K—S检验方法是检验车辆到达统计分布的有效方法,SPSS和Excel软件提高了数据分析的准确性和效率。     

中欧集装箱海铁复合运输网络脆弱性分析

中欧贸易运输涉及多个港口和车站,构成复杂的运输网络,网络枢纽节点受到自然灾害、安全事故等影响失效,导致网络仅局部连通,进而影响全局效率。为量化分析中欧集装箱运输网络在枢纽节点失效后的网络功能变化程度,基于中欧班列和海运航线网络构建海铁复合运输网络。在此基础上结合负荷-容量级联失效模型提出1种网络脆弱性仿真模型,模型考虑到节点容量、攻击方式及负载分配策略3类影响因素,并设定网络连通性及网络效率为脆弱性测度指标,仿真实验分析影响该网络脆弱性的因素与演化规律,并通过网络效率变化曲线判断了关键节点。结果显示,中欧集装箱海铁复合运输网络共计167个节点,网络具有无标度和小世界特性,度相关性系数为0.13,网络体现弱同配性,度值相近的节点倾向于互相连接;针对枢纽节点的蓄意攻击相比随机失效的网络更脆弱,失效节点数为3时,蓄意攻击下的网络连通性和效率对比随机失效时,分别下降20.15%和37.19%。从影响因素看,基于地理距离对失效节点负载进行重新分配的策略会加剧网络崩溃,节点容量的增加使网络更为鲁棒,当容量冗余系数增到0.2后,脆弱性指标达到临界阈值,外界干扰不再对整体网络产生影响;海港失效对网络效...     

三亚市道路网络复杂性研究

应用复杂网络理论研究城市道路网的网络特性。选择三亚市的道路网作为案例,建立道路网络模型,定义参数,研究其拓扑特性;在此基础上,研究三亚市道路网的鲁棒性。研究结果表明,三亚市路网具有明显的复杂网络的特性,此网络对随机攻击具有一定的抵御能力,择优攻击对此网络具有很强的破坏力。     

道路交通运输网络脆弱性研究

该文在提出道路交通运输网络脆弱性概念的基础上,分析道路通运输网络脆弱性的内涵,基于交通供需随机性分析,建立道路交通运输网络脆弱性概念模型,提出道路交通运输网络脆弱性评估方法。并以某简化道路交通网络为例,通过对其交通状况的分析,说明利用脆弱性分析方法可以合理的评价路网的运行状态,从而使交通主管部门充分认识交通供需矛盾,实现有限资源的合理利用和道路交通网络潜力的充分发挥,最终从根本上解决道路交通运输问题。     

交通暴露与土地利用模式对社区COVID-19传播风险的影响

为揭示交通暴露和土地利用层面各因素对新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情在社区尺度传播风险的影响，以A市315个小区的1 947例COVID-19确诊数据为研究样本，利用ArcGIS平台的地理编码、核密度分析、空间统计和网络分析等方法，基于道路网络、公交网络、城市POI和中国GDP/人口空间分布的公里网格数据，获取有病例小区500 m缓冲区范围内表征交通暴露和土地利用的14项具体指标。在此基础上，采用小区的COVID-19确诊人数作为解释变量，同时考虑交通暴露层面变量（路网密度、设施邻近度）和土地利用层面变量（混合度、使用强度），运用经典全局泊松回归和变系数地理加权泊松回归（GWPR）2种方法建立模型并进行实证对比分析。研究结果表明：考虑空间异质性的GWPR模型具有更高拟合优度和解释度；道路密度、公交线网密度、CBD邻近度、建筑密度、人口密度和土地价值与小区COVID-19传播风险呈显著正相关；出入口邻近度、绿地公园邻近度和土地利用混合度变量则在GWR模型中表现出随空间位置的改变呈现显著正负2种影响效果；人口密度、土地价值、绿地公园邻近度和土地利用混合度对小区COVID-19传播风险的影响程度要高于其他变量。因此，城市空间要素不仅会影响非传染性的病发风险，同时也与传染性疾病的传播风险显著相关，所得结果可为通过土地利用、城市交通规划等手段降低流行病发生的潜在风险提供参考。     

基于风险价值的危险品运输路径优化方法

考虑危险品事故发生概率和事故后果等主要因素,研究了危险品运输路径优化设计问题.通过分析不同危险值计算模型的性能特点,选用TR模型计算危险品运输的危险值,通过设定必要限制条件对KSP最短路径搜索算法进行改进,建立危险品运输最短路径集;考虑危险品运输事故发生概率受到多因素影响,具有一定的随机性和不确定性,引入金融领域用于风险管控制的风险价值理论,构建危险品运输路径风险价值模型,求解危险品运输网络在某置信水平下的最小风险值,从而提出了基于风险价值的危险品运输路径优化设计方法,并以长春市加油站为实例进行了模型检验和对比分析.结果表明:①随着置信水平的提高,对应的VaR值也在提高,最佳路径也会有所不同;②当置信水平在[0.9950,1.0000]时,最佳路径为路径6,此时不仅保证了路径最短,也保证了在可接受水平内的危险最小;③与传统最短路径模型相比,所建立危险价值模型能够不同置信水平下的危险路径选择方案,能有效降低运输危险.      

成都市公交复杂网络拓扑特性研究

采用复杂网络的研究方法,对成都市公共汽车交通建立了公交线路、公交换乘和邻近站点3种复杂网络,以Delphi软件为辅助工具,得出了成都市公交网络的拓扑结构和一些静态几何量参数.运用这些静态几何量进行了网络的拓扑特性分析.     

基于节点重要度的景区交通网络可靠性分析

构建景区交通网络,辨识重要景点并探讨不同攻击策略下网络的可靠性,对保障景区安全管理具有重要意义.以旅游景区为研究对象,构建了基于Space L的旅游景区交通网络的拓扑结构模型.研究旅游景区突发事件的时空分布形态及其规律,分析节点在网络中的影响及游客旅游体验.综合考虑节点度值、介数等客观指标,及游客旅游体验如游客拥挤感知等主观指标等属性,基于TOP-SIS算法评价景区交通网络的节点重要度.制定基于节点重要度的随机攻击和多种选择攻击策略,探讨不同攻击策略下景区交通网络的连通可靠性.结果表明,颐和园交通网络具有典型的小世界网络特征;网络在选择和随机攻击下节点失效率分别接近0.6和0.8时崩溃,表明选择攻击对景区网络连通可靠性的破坏强于随机攻击;按游客体验等主观指标TOPSIS法对网络选择攻击,网络效率降低速度比仅按度值客观指标排序的选择攻击快74.5%;根据排序结果筛选15个关键节点,并给出突发事件下的20条相应应急疏散线路.对于旅游景区运营网络,基于TOPSIS的节点重要度评价方法具有有效性和实用性.