基于耗散结构理论的带状城市路网承载力研究

摘要

带状城市主要是由线型路网组合而成，是以城市交通干线作为主骨架纵向分布的，各类性质的功能用地随机的沿着主轴进行布置。由于河流、山谷等地形的限制，带状城市横向扩展就必须考虑突破自然界限的障碍，但也因为带状城市特殊的地形，促进了人与自然的密切联系。城市纵向发展不仅有利于道路、桥梁、地下管线等市政设施的建设，而且能够防止城市横向发展所带来的人口、用地过度集中，从而阻止各类功能用地过度集中形成的环境问题。
　　带状城市为了满足日益增长的发展需求，城市用地的开发利用随之加大，路网基础设施发展则比较滞后，导致二者矛盾凸显。随着带状城市规模的扩大，城市交通需求也随之变大，道路主轴交通压力变大，导致路网承载力水平降低。因此，明确带状城市路网承载能力的限度，确保道路发挥良好的承载作用，对城市道路交通规划具有重要的参考价值。
　　本文首先研究了基于耗散结构的路网承载力的几种算法，通过分析不同方法的适用性及其特点，选出适合本文研究的路网承载力算法——交通拥堵扩散模拟法，并提出与算法相匹配的路网承载力的表征方法。
　　其次，在分析带状城市交通网络特性的基础上，从路网拓扑的角度建立了能够模拟带状城市的交通网络模型，并对网络进行了解析计算，计算结果验证了模型的可行性，并对网络的各特性进一步分析。通过Matlab仿真分析，从度的分布、平均路径长度、聚类系数、有效性等方面对网络进行复杂性分析。
　　然后，结合带状交通网络的拓扑分析，对交通拥堵扩散模型进行改进，将各影响参数进行量化，代入基于耗散结构的拥堵扩散模型，得到适用于带状城市的路网承载力模型。根据路网承载力的计算结果，提出路网承载力水平的计算模型，参考道路服务水平的划分方式，对路网承载力水平进行等级划分。
　　最后，本文以西宁市为例，运用上述研究成果计算西宁市的路网承载力以及路网承载力水平，为改善路网的承载状况，从路网拓扑的角度进行解析计算。通过Matlab仿真分析，发现提高次、支路的连通性，不仅有助于缓解道路的拥堵状况，而且能够提高路网的承载能力。
　　本文的研究成果可为带状城市路网结构布局优化提供理论支撑，且对带状城市机动车保有量控制、缓解道路主干道交通拥堵、提高带状城市路网承载力水平具有重要的意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究目的及意义

1．4 研究内容及技术路线

第二章 基础理论相关性分析

2．1 耗散结构理论及适用性

2．1．1 耗散结构理论的内涵

2．1．2 耗散结构理论的适用性

2．2 城市路网系统特性分析

2．2．1 路网组成及结构分析

2．2．2 路网系统的复杂性分析

2．3 已有路网承载力的介绍

2．3．1 已有路网承载力算法的介绍

2．3．2 路网承载力概念的提出

2．4 本章小结

第三章 带状城市交通网络拓扑建模与分析

3．1 带状城市路网系统特性分析

3．1．1 道路交通特性分析

3．1．2 路网结构特征分析

3．1．3 交通网络特点分析

3．2 带状城市交通网络的复杂性分析

3．2．1 城市交通网络的描述方法

3．2．2 带状城市交通网络的复杂性分析

3．3 带状城市交通网络拓扑建模

3．3．1 带状城市交通网络建模分析

3．3．2 带状城市交通网络的产生

3．4 带状城市交通网络模拟及分析

3．4．1 基于Matlab的交通网络模拟

3．4．2 带状城市交通网络拓扑分析

3．5 实例分析

3．6 本章小结

第四章 基于耗散结构理论的带状路网承载力建模

4．1 路网承载力影响因素及建模思想

4．1．1 路网承载力的影响因素

4．1．2 建模思路及模型改进之处

4．2 带状城市路网承载力模型的构建

4．2．1 模型的基本假设及参数定义

4．2．2 路网承载力模型的构建

4．3 带状城市路网承载力水平评估

4．3．1 路网承载力水平计算模型

4．3．2 路网承载力水平等级划分

4．4 本章小结

第五章 实例研究

5．1 西宁主城区现状分析

5．1．1 路网布局结构分析

5．1．2 道路交通现状分析

5．1．3 交通出行现状分析

5．2 路网承载力及路网承载力水平解析

5．2．1 路网抽象与统计

5．2．2 路网承载力计算

5．2．3 路网承载力水平计算

5．3 城市交通网络拓扑结构特性解析

5．3．1 交通网络拥堵效应仿真分析

5．3．2 交通网络有效流量仿真分析

5．4 道路拥堵问题控制管理策略

5．5 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 主要研究成果

6．2 不足与展望

致谢

参考文献

附录

在校期间发表的论文和参与的科研项目