考虑流量加权的高速公路网脆弱性研究

摘要

随着高速公路的逐步网络化,突发事件可能造成路网中的部分节点或路段失去其通行能力,进而通过节点或路段的耦合关系影响整个路网的运行效率。为保障高速公路网的安全畅通运营,本文提出考虑流量加权的高速公路网脆弱性评价方法。首先,针对传统复杂网络理论介数指标计算中路径选择与实际情况的偏离,本文综合考虑客货车等不同车型组成及驾驶员出行选择行为的影响,定义了概率介数指标以反映不确定性选择场景下的节点或路段的网络重要度;其次,以出行效率及出行需求满足率作为路网脆弱性测度指标,结合网络交通量的随机均衡加载,提出考虑流量加权的高速公路网脆弱性评估方法,以量化节点或路段失效后对高速公路网的影响程度;最后,结合山东省区域高速公路网和高速公路收费数据,按照不同的节点/路段的重要度指标降序排列进行蓄意攻击,分析高速公路网脆弱性。实例结果表明:无论是节点还是路段,与传统的介数攻击模式相比,按照概率介数进行蓄意攻击时路网表现出更强的脆弱性;与路段相比,相同失效比例下节点失效对路网运营的影响要大于路段失效对路网性能的影响,路网表现出更强的脆弱性;与其他攻击方式相比,按照节点概率介数进行攻击时路网表现出更强的脆弱性,说明高速公路管理者应加强对概率介数大的节点保护。