高速公路網(wǎng)風(fēng)險評估理論——基于網(wǎng)絡(luò)的綜合方法.pdf

1、近年來隨著我國逐漸加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資，高速公路的建設(shè)也達到了空前的規(guī)模，高速公路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進一步形成。高速公路在給人們帶來現(xiàn)代交通高效、快捷的全新感受的同時，也以高事故率、驚人的事故傷亡困擾著公路的管理者和使用者。然而，從目前現(xiàn)有的研究成果來看，尚缺乏一套較為完整的、面向全局的路網(wǎng)風(fēng)險評估方法為道路的管理者提供決策支持。在路網(wǎng)風(fēng)險影響因素分析層面，現(xiàn)有的路網(wǎng)風(fēng)險評估方法僅針對單個影響因素或者幾個影響因素進行探討，尚不能從多尺度、多層次

2、來表征路網(wǎng)的交通安全狀況;在路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征層面，尚沒有一種方法能夠在綜合考慮路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)風(fēng)險和運營風(fēng)險的基礎(chǔ)上對路網(wǎng)風(fēng)險進行綜合評估。本論文針對以上這些問題，結(jié)合國家“十一五”科技支撐計劃項目課題——“交通安全信息集成、分析及平臺構(gòu)建技術(shù)開發(fā)與示范應(yīng)用”，對高速公路網(wǎng)風(fēng)險評估方法進行了深入研究。
　　本文首先結(jié)合國內(nèi)外研究成果和現(xiàn)場調(diào)研的實踐經(jīng)驗，從“人—車—路—環(huán)—管”五個方面闡述了高速公路交通安全影響因素，建立了直接、間接和綜合選

3、取三類安全影響要素的選取依據(jù)，研究了安全影響要素的形式化表達方法，為下一步利用安全影響要素描述高速公路路網(wǎng)屬性奠定了基礎(chǔ)。
　　以高速公路網(wǎng)的實際功能特性和路網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)性質(zhì)為背景，對高速公路路網(wǎng)、基礎(chǔ)路網(wǎng)、運營路網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件進行了完整的形式化定義，并提出了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件、路網(wǎng)的靜動態(tài)屬性的定義和計算模型，這些定義和模型可以全面綜合反映路網(wǎng)及其構(gòu)件的拓撲屬性、物理屬性及交通流影響等靜態(tài)和動態(tài)性質(zhì)。
　　基于風(fēng)險理論和高速公路網(wǎng)自身結(jié)

4、構(gòu)特點，給出了路網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)險、運營風(fēng)險及路網(wǎng)風(fēng)險等概念的形式化定義，構(gòu)建了高速公路網(wǎng)風(fēng)險分析的理論和方法框架，明確了高速公路網(wǎng)安全性的內(nèi)涵及其與路網(wǎng)風(fēng)險的關(guān)系。
　　為了對路網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)險、運營風(fēng)險及路網(wǎng)風(fēng)險進行有效度量和定量分析評估，分別定義了路網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)險測度集、運營風(fēng)險測度集，并提出了這些測度的計算模型;其中結(jié)構(gòu)風(fēng)險測度集主要從路網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)特性出發(fā)，包括基礎(chǔ)路網(wǎng)非均勻性測度、連通性測度和抗毀性測度三類測度;運營風(fēng)險測度集從路網(wǎng)交通

5、流特性參數(shù)出發(fā)，包括運營路網(wǎng)非均勻性測度、連通性測度和抗毀性測度三類測度。
　　基于對路網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)險測度和路網(wǎng)運營風(fēng)險測度的分析，定性描述了各類風(fēng)險測度之間的相互關(guān)系，構(gòu)建了路網(wǎng)風(fēng)險綜合評估的層次化關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu);采用ANP網(wǎng)絡(luò)分析方法，得到了路網(wǎng)風(fēng)險測度指標的Shapley值，并根據(jù)最大Shapley熵原理計算得到測度指標集的gλ模糊測度，最后運用多重Choquet積分計算得到了路網(wǎng)風(fēng)險評估值;為了明確路網(wǎng)風(fēng)險和路網(wǎng)安全性之間的對應(yīng)關(guān)系

6、，借助待評估路網(wǎng)近兩年的事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及K-means聚類方法，對路網(wǎng)風(fēng)險評估值進行了聚類分析，劃分了路網(wǎng)安全性和風(fēng)險等級。
　　將灰色動態(tài)建模和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相結(jié)合，提出了基于灰色—小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多因素組合預(yù)測模型。該方法同時考慮了多個測度指標對路網(wǎng)安全性預(yù)測的影響，深化了對系統(tǒng)演化規(guī)律的認識，提高了預(yù)測精度，為多因素預(yù)測提供了一種新的實用方法。
　　最后，結(jié)合課題情況，以北京市高速公路網(wǎng)為背景，全面運用本文提出的理論和