道路交通网络脆弱性评估验证及其可视化方法研究

摘要

近年来,随着对复杂网络理论研究的进一步深入,国内外交通领域的学者也开始从新的角度研究交通网络。城市道路网络作为城市交通活动的重要载体,对其脆弱性的评估和分析,是近年来的热点研究方向。道路交通网络脆弱性是指道路网络服务能力对由于攻击或事故造成的路网单元失效的敏感程度。道路交通网络脆弱性主要的影响因素包括网络结构、失效单元以及道路交通流状态。根据刚性结构与弹性需求对道路交通网络的共同作用的实质,该文将脆弱性分为结构脆弱性与状态脆弱性,并提出结构脆弱性—状态脆弱性—综合脆弱性的脆弱性评价思路。
　　该文提出了利用不同拓扑方式进行抽象表示的思路与方法,并在这个基础上,进一步探讨了可以用于描述结构脆弱性的复杂网络结构特性指标。在微观过程的机制讨论中,提出了状态脆弱性的指标以及综合指标的计算方式。在这种构架下,进一步的利用有序样品分析的思路,提出道路网络脆弱性分级的方法。根据动态交通配流模型的思路,阐述了网络单元失效下的配流机制,并用数学语言进行了仿真模型的表达,探索了仿真评估系统的理论基础。在这个基础上,进一步的说明了通过抽样分析脆弱性评估方法有效性的一般性思路。
　　该文提出了一套脆弱性评估与验证的可视化体系,并提出利用专业交通宏观分析软件与二次开发语言结合的方法,通过接口与二次开发将其与脆弱性评估应用联系起来,按照可视化的思维与方法体系,构架可视化实现的系统结构,并详细阐述了不同模块的实现步骤。最后,利用郴州市的路网,在该文所提出的脆弱性评估与分析方法的基础上,应用可视化的实现方法,利用宏观交通分析软件VISUM与编程语言Python,实现了对道路交通网络脆弱性评估与分级的应用,充分证明了可视化方法的适用性与应用性。

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1 绪论

1.1课题来源

1.2研究背景

1.3国内外研究概况

1.4研究目的和意义

1.5研究方法和内容

2 道路交通网络脆弱性

2.1道路交通网络脆弱性及其影响因素

2.2道路网络结构脆弱性与状态脆弱性

2.3结构脆弱性与状态脆弱性的联系与综合

3 道路交通网络脆弱性的评估

3.1道路交通网络脆弱性评估方法

3.2道路交通网络的拓扑化与失效单元的描述

3.3道路交通网络脆弱性指标体系

3.4脆弱性指标的有序样品聚类分析与脆弱性分级

4 道路交通网络脆弱性评估的仿真验证

4.1道路交通网络脆弱性评估的仿真验证体系

4.2网络单元失效状态下道路交通网络宏观仿真策略

4.3道路交通网络脆弱性评估方法的验证

5 道路交通网络脆弱性评估与验证系统的可视化

5.1系统可视化的实现工具

5.2关键问题与系统设计

5.3系统可视化的实现方法

6 郴州市道路交通网络脆弱性的可视化评估分析

6.1实例概况

6.2道路交通网络拓扑化

6.3结构脆弱性指标的计算与分析

6.4状态脆弱性指标的计算

6.5综合脆弱性分析

6.6网络脆弱性指标的对比分析

7 结论与展望

7.1论文结论

7.2论文的创新

7.3论文展望

致谢

参考文献

附 录 作者攻读学位期间发表学术论文目录