基于改进GN算法的路网脆弱性诊断模型

分析了路网脆弱性的含义.根据道路网络的特点,改进了复杂网络理论中的社团划分算法———GN算法,提出了基于GN算法的路网脆弱性诊断模型.以路段介数值作为评判路段重要性的依据,在已知路网基本结构条件和交通需求分布的条件下,对路网中脆弱路段的空间分布和脆弱路段的失效顺序进行了识别.实例分析了基于GN算法识别路网脆弱性的诊断效果和模型的实用性.     

道路交通网络脆弱性评估

为了更准确地评估道路交通网络脆弱性,本文在用户出行时间变化与路网出行需求变化的基础上引入出行时间增加率阈值σ以及出行需求惩罚参数ε,并以此构建了路网脆弱性评估模型。该模型通过各路段失效后的用户出行时间损失以及路网出行需求损失,对各路段的脆弱性评估值进行计算,并通过网络服务效率评价指标对路网整体脆弱性进行评估。最后,本文以Dail网络对所构建的脆弱性评估模型进行算例分析,并与未加入σ和ε的传统模型进行对比。分析结果表明该模型可以准确识别路网中的脆弱源,计算结果更符合实际情况。     

协同考虑脆弱性与可靠性的城市道路网络设计

根据常态事件下出行者风险规避的路径选择行为和非常态事件下兼具风险规避与后悔规避的路径选择行为,分别以可靠性和脆弱性指标描述常态与非常态事件下的路网性能,构建了协同考虑脆弱性与可靠性的城市道路网络设计一主双从规划模型,其中上层模型为满足可靠性约束条件下的路网脆弱性指标最优（路网可达性最高）,下层模型分别为基于效用理论和后悔理论的随机用户均衡模型. 算例结果表明:与仅考虑脆弱性的模型相比,本文提出的模型在牺牲一定可达性的基础上可获得较高的路网可靠性;当投资预算为0.9 × 107时,平均路网可达性与路网可靠性分别为0.138 8和0.969 6,而仅考虑脆弱性的模型获得的对应指标分别为0.140 5和0.334 1,可达性指标减少了1.20%,可靠性指标增加了190.21%;此外,如果忽视出行决策行为差异,可能获得偏离实际的次优,甚至错误的网络设计方案,无法实现预期设计目标.      

基于复杂网络理论的城市路网脆弱性研究

首先,介绍了复杂网络的静态统计特性,并以新乡市区路网为例计算了映射后包括度、介数、聚类系数等在内的复杂网络统计特征值。然后,针对城市路网的拓扑特性,以复杂网络理论统计特性为基础,建立了路网脆弱性研究模型。以新乡市路网为例,研究了新乡市路网在随机性攻击和最大度攻击两种攻击策略下路网显示出的脆弱性。最后,通过逐个攻击网络节点的方法定量计算出路网中各个节点对于攻击表现出的脆弱性,通过该方法找到了路网中的关键路段,这对于后交通时代以维护为主体的路网保护具有重要的现实意义。     

上海陆家嘴金融城东扩区交通承载力与土地利用的协同发展

为实现土地开发与交通系统的协调发展,针对特定开发地块,采用交通承载力方法分析不同开发情境下的土地极限容积率。提出交通承载力动态静态结合模型,以静态道路网络容量测算路网总体服务水平,以交通动态模型分析关键路段服务水平,分别与路网可接受服务水平及路段临界服务水平比对,研究土地的临界开发强度,以陆家嘴金融城东扩区为案例,指导东扩区土地开发,同时为地区控详规划调整提供交通分析支撑。     

突发环境下城市道路网关键路段集识别

为了更好地判断出突发环境下城市道路网络中的关键路段,本文结合路网脆弱性分析方法,构建了一种涵盖单条到多条路段失效的关键路段集识别模型.首先,对路网进行随机攻击,运用网络效率、最大连通子图等鲁棒性指标寻找潜在关键路段;然后,引入0-1变量,建立一个含道路通行能力约束的非线性优化模型;再以此为基础,用分段线性化手段处理目标函数与约束条件,将模型转化为一个混合0-1规划问题;最后,以分支定界法求解模型并设计算例验证.结果表明：突发环境下的路网关键路段集一般不是若干关键路段的简单集成,其构成元素在几何拓扑层面上也不具有邻接关系;而且随着失效路段数的增多,路网鲁棒性与总阻抗变化量之间会呈现出较显著的负相关关系,可用“逆向”曲线进行刻画,效果良好.     

基于OD反推的城市路网脆弱性评价

交叉口是城市道路网络中的瓶颈部分,对交通流的运行存在着很大的影响,但在以往的脆弱性研究中忽略了交叉口对于交通流运行的影响.在考虑了交叉口处交通流运行受到的影响后,改进了传统的级联失效模型;然后采用OD反推的方法在路网单元失效后的局部影响范围内进行交通需求重构;最后以交通流路段总行程时间和交叉口处总服务时间的变化构建综合指标来评价城市道路的脆弱性.实例分析结果表明:所提出的改进的级联失效模型和脆弱性计算指标,都有助于提高路网脆弱性的计算精度.     

城市路网脆弱性预警

为尽可能降低由于城市路网存在脆弱性而造成的难以恢复的损失,路网脆弱性预警模型的建立非常必要。从脆弱源与路网脆弱性的复杂耦合关系出发,综合拓扑结构和流量运行状态,选取评价指标,采用灰色聚类的方法建立模型。将聚类结果属于第一灰类的路段定义为危险路段,需要发布预警信息并采取措施改善。实例分析采用黄石市某子路网,验证模型可行性,并研究在路网流量逐渐加大、考虑级联失效的情况下,聚类结果的变化情况。     

基于路网通行效率最优的路侧停车资源配置方法

为实现动静态交通和谐统一,构建与停车需求相协调、停车资源时空均衡的路侧泊位动态供给方案,应用图论的方法建立了含有路侧停车网络的车辆运行模型,将路段分为通行路段与路侧停车路段,并根据用户通行性质与运行状态,基于改进的BPR（Bureau of Public Road）函数量化了通行用户与停车用户在常规通行路段和路侧停车路段的通行阻抗。为实现路网整体通行效率最高,以路网中用户总通行时间最短为目标函数,以路网中停车设施利用水平的高效性与空间均衡性为约束,构建了最佳泊位资源配置模型,并应用相继平均算法（Method of Successive Averages, MSA）设计了路网总效率最高的交通流路径分配方案。以典型的Nguyen-Dupuis网络为实例,设计了多模式、动态的停车资源配置方案,量化了用户出行时间与通行需求和停车比例的关系。研究结果表明,当已知路网中的出行起讫点和泊位规划目标时,通过应用该优化求解模型能有效配置路侧停车资源数目,合理规划出行路径,改善用户出行效率。     

基于网络负载容量模型的城市路网级联失效研究

在城市道路交通中,关键路段的失效可能导致路网的大面积拥堵,为了准确判断城市道路交通网络的关键路段,首先采用原始法构建城市道路交通网络的几何拓扑图,并在已有的交通网络级联失效模型基础上,考虑了城市道路网络的有向性和拥堵的局部扩散特性,对模型的初始负荷定义及失效负载重分配的规则进行了改进,并采用改进后的模型对不同路段破坏失效进行了模拟分析,研究了不同路段发生破坏后拥挤的扩散过程.采用破坏影响后的路网平均距离降低比例和失效路段所占比例来反映路段的破坏程度,最后对路网中的路段进行重要度排序,并结合路段在路网中的度、介数及级联失效的影响程度等指标,利用K-Means聚类分析对路段进行了聚类.结论表明:只考虑路段上的流量大小或路段的一些静态指标并不能够准确判断路段的重要度,路网中往往还存在一些潜在的重要路段,考虑多种指标对不同路段进行聚类更具合理性.     

基于动态分流元胞传输模型的城市道路网络韧性评估

为全面评估重大扰动事件下城市道路网络抵御扰动并从扰动中快速恢复的能力，提出以改进元胞传输模型模拟路网流量分布状态，以韧性为测度指标的路网性能评估模型。针对传统元胞传输模型交叉口分流比例恒定的不足，明确考虑扰动事件影响期内因出行者调整路径可能导致的路径流量波动，构建出行决策行为与元胞流量传输的强耦合机制，提出一种新的动态分流元胞传输模型；基于动态分流元胞传输模型获得的路网性能参数，以路网效率为路网基础性能指标，构建反映扰动事件影响期内路网效率累积动态变化的韧性指标；并基于Sioux Falls网络开展算例研究。算例结果表明：相比传统元胞传输模型，提出的动态分流元胞传输模型通过设置交叉口动态分流参数，建立出行决策行为与元胞流量传输的动态耦合关系和路径流量变化与交叉口元胞分流比例的自洽机制，可准确描述路网实际流量分布状态；提出的基于路网效率的韧性指标可全面反映扰动事件发生后路网性能退化到恢复全过程的动态累积性能，直观展示路网抵御扰动并从扰动中恢复的能力，契合韧性内涵；韧性评估中若忽视出行决策行为潜在影响，将获得次优甚至明显偏离实际的方案或结果。     

Measuring the Structural Vulnerability of Road Network:A Network Effciency Perspective

The purpose of this paper is to identify the critical road sections and intersections in a road network which have great inffuence on the normal transport functions of the road network and to optimize the road network structure by reducing its vulnerability. In this paper,the framework of road network structural vulnerability measurement and improvement model is proposed. The network effciency model is used to define road network structural vulnerability. Shanghai freeway network is analyzed based on this model. We find that using this model the critical components of the road network can be identified. Two methods which are increasing connections and rewiring are proposed to optimize the road network structural vulnerability and the results can be used to reduce the network vulnerability. The measurement method that we put forward for structure vulnerability is useful and important to optimize road network structure.     

Measuring the structural vulnerability of road network: A network efficiency perspective

The purpose of this paper is to identify the critical road sections and intersections in a road network which have great influence on the normal transport functions of the road network and to optimize the road network structure by reducing its vulnerability. In this paper, the framework of road network structural vulnerability measurement and improvement model is proposed. The network efficiency model is used to define road network structural vulnerability. Shanghai freeway network is analyzed based on this model. We find that using this model the critical components of the road network can be identified. Two methods which are increasing connections and rewiring are proposed to optimize the road network structural vulnerability and the results can be used to reduce the network vulnerability. The measurement method that we put forward for structure vulnerability is useful and important to optimize road network structure.     

基于日变交通配流的城市道路网络韧性评估

为有效评价重大扰动事件下的路网性能,提出以日变交通配流(day-to-day traffic assignment,DTA)为基础的城市道路网络韧性评估模型.明确考虑重大扰动事件下交通流动态变化特性,构建了综合考虑出行者认知更新、行为惯性等因素影响的DTA模型,设计了启发式求解算法;定义了基于DTA的路网可达性指标,构建了可全面评价扰动事件生命周期内系统性能的韧性指标与评估模型,并在Nguyen&Dupuis网络上进行算例研究.结果表明:在扰动事件后的前10天,路网韧性波动变化,此后随着交通流分布趋于稳定,路网韧性单调上升,从第10天的0.323上升到第50天的0.794,上升了145.77%;与传统随机用户均衡(stochastic user equilibrium,SUE)模型相比,DTA模型获得的路网可达性与韧性指标存在显著差异,SUE模型下路网可达性随时间单调上升,而DTA模型下路网可达性在前15天剧烈波动,随后才单调增加,表明要获得准确的路网韧性指标,必须首先准确假定出行决策行为和相应配流模型;出行者行为惯性、路段通行能力退化程度与恢复速率以及路网拥挤程度等因素均对交...     

道路交通网络脆弱性动态辨识方法

分析了路段和节点的流量传播过程与离散的瞬时动态用户最优路径选择均衡条件, 建立了反应型的动态用户均衡网络交通流模型, 设计了对角化的启发式算法求解模型, 评价了动态化的道路网络脆弱性指数。分析结果表明: 在自由流速度为40km·h^-1、堵塞密度为125veh·km^-1的9节点12路段构成的算例路网中, 在时刻3路段1受损时, 路段3在高峰时的车辆数量从原有的50veh增加到了100veh, 入口流量增加1倍, 路段2的入口流量降为0;在路段3、6、7和10构成的路径上, 路段1受损使得此路径的车辆数将近增加1倍, 车辆数量的增加导致各路段的阻抗增加。提出的方法能刻画车辆绕开受损路段的交通流传播过程, 能有效辨识道路网络在各个路段各个时刻的脆弱性。     

山区公路网关键监测点辨识方法

为了有效识别山区公路网中的关键监测点,合理布设监测设备,以使路网监控成本效益最优化,本文提出了一套山区公路网关键监测点辨识的方法。从路网监控信息采集需求角度出发,将山区公路网关键监测点划分为四种类型：事故黑点关键监测点、基础设施结构安全关键监测点、交通数据采集关键监测点以及气象信息采集关键监测点;引入路网层次划分思想,以道路安全性、功能性、交通流特性以及基础设施特性为划分指标进行路网层次划分,为关键监测点的辨识提供依据;在划分路段单元的基础上,按不同类型关键监测点构建评分指标体系,采用专家打分法和层次分析法对各路段单元进行综合评分排序,并通过设定合理阈值确定路网中的关键监测点。     

基于GIS的多粒度复杂网络模型

为提高城市路网失效传播分析和可靠性分析的准确性,研究了路网发生故障的3种失效形式.在此基础上,基于复杂网络理论,提出了一种多粒度复杂网络模型;通过构建粒度空间,将城市交通广义路网表达为多粒度复杂路网.为检验模型的有效性,以成都市区路网为例,建立了道路的多粒度复杂网络模型;基于该网络结构,进行了路网失效传播分析以及分别针对随机攻击和蓄意攻击的路网可靠性分析.研究结果表明,城市道路多粒度复杂网络能更准确地进行路网失效传播分析和可靠性分析,为进一步研究城市交通网络故障的动态演化提供了有利条件.     

基于数据包络分析的单向交通网络运行效率评价

为了缓解交通拥堵和提高单向交通网络的运行效率,建立了基于数据包络分析法的评价模型并对其影响因素进行分析。首先确定了单向交通网络的运行效率评价指标,然后将路网结构和路网运行状况分别作为输入与输出变量建立了评价模型,选择路网级配水平、非直线系数、路网密度等指标作为投入指标层,路网平均饱和度和车辆绕行时间作为产出指标层。基于该运行效率评价模型对南京市某街区的单向交通网络运行效率进行分析,发现所提供的组织方案可实现该路网运行效率最优。最后,通过Vissim 数据显示功能对评价模型的有效性进行了验证。案例研究结果表明,采用Z形和C形走向的交通组织方案可使模型的运行效率达到最佳;适当提高支路网密度可使区域单向交通组织得以有效优化。     

河谷型城市公交网络脆弱性研究——以兰州市为例

应用复杂网络理论,以兰州市为例研究河谷型城市公交网络的脆弱性.首先, 根据L 空间模型构建城市公交站点网络,分析该网络静态拓扑特性.然后,基于随意攻击 和蓄意攻击两种攻击模式,建立城市公交网络脆弱性测度指标,并对两种攻击模式下公 交网络的脆弱性进行分析.研究结果表明,由于兰州市特殊的河谷型地形特征,在蓄意攻 击下的脆弱性远远强于其在随意攻击下的脆弱性.最后,结合公交网络脆弱性特征研究公 交网络核心站点选取策略.结果表明,基于度的核心站点选择更适合兰州市公交网络,这 为兰州市交通规划和交通网络优化决策提供理论依据.