基于复杂网络理论的城市道路网络综合脆弱性评估模型

摘要

近年来,复杂网络理论的进一步深入研究,为国内外交通领域的学者提供了一种分析和研究交通网络的新方向。城市道路网络作为城市交通活动的重要载体,对其脆弱性进行定量评估是近年来的研究热点。本文结合复杂网络理论,在已提出的多种脆弱性概念的基础上,给出了城市道路网络脆弱性概念的界定。本文认为城市道路网络的脆弱性是指网络对引起其服务水平显著降低的事件的敏感程度,而不考虑网络单元失效的概率。
　　本文首先明确给出了城市道路网络状态脆弱性与结构脆弱性的内涵,并分别给出各自的评估指标。从城市道路网络拓扑结构特性和交通需求特性的角度,阐释了状态脆弱性与结构脆弱性的内在联系,以此引入城市道路网络综合脆弱性评估的必要性及合理性。其次,提出了城市道路网络单元结构-状态参数的概念,以此作为网络脆弱源识别的依据。采用原始法对城市道路网络进行拓扑化处理,通过用户平衡分配模型对交通流量进行分配。再次,用静态脆弱性评估原理,在不考虑级联失效的前提下,计算结构脆弱性指标;用动态脆弱性评估原理,考虑交通拥堵的传播效应,计算状态脆弱性指标。最后,采用主成分分析法对城市道路网络的综合脆弱性进行评估。
　　实例分析中,对某城市的道路网络分别加载了两次不同的交通需求,结果表明城市道路网络脆弱性是受到网络拓扑结构和网络运行状态两方面的因素共同影响的。
　　本文给出的综合脆弱性评估模型,较好地克服了从单一角度对网络脆弱性进行评估的不足,有效地将城市道路网络的结构特性与状态特性结合起来,实现了对城市道路网络综合脆弱性的评估。评估结果能够较为准确地识别道路网络中的脆弱单元,给城市交通管理及交通规划提供一定的科学依据。

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1 绪论

1.1课题来源

1.2研究背景

1.3研究意义及目的

1.4国内外研究现状

1.5研究思路及主要内容

2 城市道路网拓扑结构

2.1复杂网络的统计参数及基本复杂网络模型

2.2城市道路网络拓扑结构复杂性

2.3城市道路网络拓扑结构构建

2.4本章小结

3 城市道路网络脆弱性内涵

3.1脆弱性的概念

3.2城市道路网络脆弱性内涵

3.3城市道路网络结构脆弱性与状态脆弱性

3.4城市道路网络综合脆弱性

3.5本章小结

4 城市道路网络综合脆弱性评估

4.1城市道路网络脆弱源识别

4.2城市道路网络综合脆弱性评估指标

4.3城市道路网络综合脆弱性评估原理

4.4城市道路网络综合脆弱性评估过程

4.5本章小结

5 实例分析

5.1基础数据

5.2脆弱源筛选

5.3指标计算

5.4综合脆弱性评估

6 结论及展望

6.1结论

6.2创新点

6.3展望

致谢

参考文献

附 录 作者攻读学位期间发表学术论文目录