基于决策图的高速公路网连通可靠性研究

摘要

高速公路作为连接各城市的重要枢纽，其可靠与否直接影响城市经济能否健康发展、城市功能是否正常发挥。高速公路网络可靠性是衡量高速公路网在交通事故、自然灾害等突发状况下，网络系统功能是否正常的重要指标，是衡量高速公路交通系统可靠性的重要内容。作为一个复杂系统，高速公路网络可靠性的研究具有理论价值和实际意义。
　　基于决策图理论的网络可靠性分析通常以连通性作为衡量网络正常与否的标准，只要给定两节点间存在一条连通的路径，就认为网络正常工作，未考虑网络单元的属性和用户的需求，使得计算结果与真实情况不符，高估了网络的可靠性。本文以决策图理论为基础，分别从基于路径选择和基于节点重要度两方面对高速公路网络连通可靠性进行研究。主要工作包括如下两个方面:
　　(1)针对突发情况下，不同出行者在出行过程中选择路径的行为准则不同，提出了基于路径选择的高速公路网络连通可靠性评价方法。构建受出行条件限制的路网形式化模型，给出了基于路径选择的网络可靠性的ADD算法，并以浙江省高速公路网为例进行验证。实验结果针对出行中的不同出行者提供不同的出行方案，符合实际的路径选择行为，具有一定的应用价值。
　　(2)从节点的实际意义出发，提出了基于节点重要度的高速公路网络连通可靠性评估方法。结合构建的指标采用重力模型分析路网节点重要度。根据BDD方法评估路网OD对连通可靠性，据此得到全网连通可靠性指标值;比较路网各节点失效情况下连通可靠度损失率的大小，判断节点重要度与连通可靠性的相关性，得到节点抗灾救援的优先级。最后以浙江省高速公路网为例，对路网连通可靠性进行评估。该方法可以反映全网范围内的节点重要性，为抗灾救援的选择提供依据，是一种有效的路网可靠性测度。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究现状

1．2．1 路网可靠性研究

1．2．2 决策图理论

1．2．3 路径选择

1．2．4 节点重要度

1．3 研究内容和技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

1．4 本章小结

2 路网可靠性分析基础

2．1 网络基础知识

2．1．1 网络的基本概念

2．1．2 高速公路网的基本概念

2．2 可靠性相关理论

2．2．1 可靠性基础知识

2．2．2 路网可靠性相关知识

2．3 决策图理论

2．3．1 二元决策图

2．3．2 代数决策图

2．4 本章小结

3 基于路径选择的高速公路网连通可靠性分析

3．1 路径选择特性

3．1．1 路径选择基本思想

3．1．2 SPFA算法

3．2 连通可靠性模型

3．3 算法与步骤

3．3．1 算法描述

3．3．2 算法实例分析

3．4 应用

3．4．1 浙江高速公路网络概况

3．4．2 可靠性分析结果

3．4．3 优化后可靠性分析结果

3．5 本章小结

4 基于节点重要度的高速公路网连通可靠性评价方法

4．1 节点重要度分析

4．2 网络连通可靠性评估

4．3 算法步骤

4．4 研究实例

4．4．1 浙江高速公路网

4．4．2 节点重要度评估结果

4．4．3 网络连通可靠性评估结果

4．5 本章小结

5 工作总结与展望

5．1 工作总结

5．2 工作展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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