基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的城市交通擁堵傳播及控制策略研究.pdf

1、城市交通網(wǎng)絡(luò)是城市繁榮的基礎(chǔ)，它的正常、高效運(yùn)行對(duì)居民正常生活、物流運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要意義。然而，隨著城市的發(fā)展，城市交通網(wǎng)絡(luò)的已有供給水平逐漸不能滿足新的交通需求，伴隨而來(lái)的交通擁堵問(wèn)題嚴(yán)重影響著人們的生活水平，制約著城市的發(fā)展，并由此引發(fā)了一系列社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題。為了預(yù)防和緩解城市交通擁堵，需要從整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)的角度來(lái)認(rèn)識(shí)交通擁堵的形成、傳播和消散的規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)交通規(guī)劃、交通管理和交通控制。
　　城市交通系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行受到

2、多方面因素的共同作用，是一個(gè)開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。以往的研究大多以簡(jiǎn)單的規(guī)則格子網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，運(yùn)用交通流相關(guān)理論對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的交通運(yùn)行進(jìn)行模擬，但其并不能充分反映出城市交通網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜特性。新興的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論側(cè)重于分析網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與其動(dòng)力學(xué)行為之間的相互影響關(guān)系，為研究城市交通擁堵提供了一個(gè)新的角度。然而在應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)相關(guān)理論研究城市交通問(wèn)題時(shí)，現(xiàn)有研究大多采用靜態(tài)的用戶均衡配流，這并不能反映出網(wǎng)絡(luò)擁堵?tīng)顟B(tài)間的動(dòng)態(tài)演進(jìn)過(guò)程，不利于發(fā)掘交通擁堵的傳播機(jī)

3、理。
　　因此本文結(jié)合交通網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際特點(diǎn)，以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)構(gòu)建城市交通網(wǎng)絡(luò)模型，通過(guò)對(duì)經(jīng)典元胞傳輸模型進(jìn)行調(diào)整，模擬了不同供需結(jié)構(gòu)下交通流在網(wǎng)絡(luò)上的演進(jìn)過(guò)程，分析了網(wǎng)絡(luò)擁堵的時(shí)空特征和傳播規(guī)律，進(jìn)而提出了一種有效的擁堵控制策略。具體來(lái)說(shuō)，本論文的研究?jī)?nèi)容主要包含了以下幾個(gè)方面：
　?。?）根據(jù)城市交通的實(shí)際特點(diǎn)，將城市交通網(wǎng)絡(luò)分成了上層的需求網(wǎng)絡(luò)和底層的道路網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)上、下兩層網(wǎng)絡(luò)形成的特點(diǎn)，比對(duì)典型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的演化特征，

4、選擇適應(yīng)度模型生成無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)作為上層需求網(wǎng)絡(luò)的模型；分別選擇規(guī)則網(wǎng)絡(luò)、小世界網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)和格子網(wǎng)絡(luò)作為底層道路網(wǎng)絡(luò)的模型。上層和底層網(wǎng)絡(luò)互相結(jié)合能較好地反映出實(shí)際交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行特征。
　?。?）根據(jù)研究需要對(duì)元胞傳輸模型進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)對(duì)車輛起訖點(diǎn)的設(shè)置將上層節(jié)點(diǎn)間的需求關(guān)系映射到路網(wǎng)交通流的加載，實(shí)現(xiàn)了需求網(wǎng)絡(luò)與底層路網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合。模型車輛路徑的選擇根據(jù)動(dòng)態(tài)的交通路況進(jìn)行，同時(shí)考慮了交通流在實(shí)際運(yùn)行中存在的回滯現(xiàn)象和交叉口渠化，

5、使車輛的加載和運(yùn)行與實(shí)際情況更貼近。
　　（3）采用節(jié)點(diǎn)車輛產(chǎn)生率反映交通需求強(qiáng)度，結(jié)合上層需求網(wǎng)絡(luò)和底層不同結(jié)構(gòu)道路網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣?，運(yùn)用元胞傳輸模型研究了各路網(wǎng)上常發(fā)性交通擁堵的擁堵規(guī)模和擁擠延誤隨需求強(qiáng)度的演變關(guān)系；仿真分析了不同強(qiáng)度的交通需求下，各路網(wǎng)路段交通量的分布特征及交通擁堵的形成、發(fā)展和消散過(guò)程；分析了各路網(wǎng)上瓶頸路段的演化過(guò)
　　程和時(shí)空分布特征。
　?。?）通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和交通流演化的關(guān)系，定義