基于出行者擇路策略的城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略研究.pdf

1、近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城市化建設(shè)速度的加快，交通需求量和強(qiáng)度的增長促使城市路網(wǎng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，交通擁堵程度也逐漸加劇，這種情況下，如何保證車輛的正常和高效運(yùn)輸就成為了越來越緊迫的問題。我們知道，城市交通系統(tǒng)是個典型的復(fù)雜系統(tǒng)，因此，要解決城市交通擁堵問題，就要采用系統(tǒng)科學(xué)理論的方法對整個路網(wǎng)中出行者的擇路行為和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化策略進(jìn)行研究。鑒于此，本文首先對城市路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特性及可靠性進(jìn)行了分析，隨后基于路徑選擇策略分析了出行者的

2、平均出行效率，并在擇路行為分析的基礎(chǔ)上分別確定了采用對偶法和采用主方法建模的城市路網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)重要度，最后分別提出了針對采用對偶法建模的城市路網(wǎng)的基于節(jié)點(diǎn)重要度的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容策略和針對采用主方法建模的基于節(jié)點(diǎn)重要度的加邊策略。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性及可靠性分析。以德陽市路網(wǎng)為例，在分別運(yùn)用采用主方法和對偶法對城市路網(wǎng)建模的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的特征值指標(biāo)對德陽市路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了實(shí)證研究。隨后，采用子圖數(shù)、最大連

3、通子圖規(guī)模以及網(wǎng)絡(luò)效率作為衡量網(wǎng)絡(luò)脆弱性的指標(biāo)。最后，在路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)攻擊和蓄意攻擊兩種情境下，對德陽市路網(wǎng)的脆弱性進(jìn)行了研究。
　　(2)基于路徑選擇策略對出行者的平均出行效率進(jìn)行研究。在提出符合城市道路交通網(wǎng)絡(luò)特性的出行者路徑選擇策略的基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡(luò)中任意OD對中出行者的平均出行效率進(jìn)行了研究?？紤]到出行效率受所選出行路徑和節(jié)點(diǎn)流量波動的影響，通過定義節(jié)點(diǎn)流量，以采用對偶法建模的德陽市路網(wǎng)為例進(jìn)行了模擬仿真，通過分析平均出行效率

4、最小值變化曲線的變化趨勢，對擇路行為權(quán)重參數(shù)與流量波動范圍參數(shù)和出行者的平均出行效率間的關(guān)系進(jìn)行了研究。
　　(3)針對采用對偶法建模的城市路網(wǎng)，提出了基于節(jié)點(diǎn)重要度的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容模型，并對其改善效果進(jìn)行了研究。針對采用對偶法建模的城市路網(wǎng)，在對出行者擇路行為分析的基礎(chǔ)上，提出了有效頻次的這一動態(tài)指標(biāo)，并通過選擇多屬性指標(biāo)，采用基于信息熵的多屬性節(jié)點(diǎn)重要度綜合評估方法，計(jì)算了城市路網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的重要度。在分析節(jié)點(diǎn)重要度的基礎(chǔ)上，提出了改善

5、節(jié)點(diǎn)容量的模型，同時提出了三種其它改善策略用于和本文所提策略進(jìn)行比較，最后以采用對偶法建模的德陽市路網(wǎng)為例，進(jìn)行了模擬仿真，通過分析不同改善策略下出行者平均出行效率的變化、各種策略的收益比以及級聯(lián)失效下各種策略性能變化，對所提策略的有效性和正確性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　(4)針對采用主方法建模的城市路網(wǎng)，提出了基于節(jié)點(diǎn)重要度的節(jié)點(diǎn)加邊策略，并對其改善效果進(jìn)行了研究。針對以主方法建模的城市路網(wǎng)，通過采用基于信息熵的多屬性節(jié)點(diǎn)重要度綜合評價

6、對路網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)重要度進(jìn)行分析，將節(jié)點(diǎn)按照節(jié)點(diǎn)重要度排序。在此基礎(chǔ)上，提出基于節(jié)點(diǎn)重要度的加邊策略。為了驗(yàn)證所提策略的有效性和正確性，同時提出了隨機(jī)加邊策略作為對比策略，并以采用對偶法建模的德陽市路網(wǎng)為例進(jìn)行了模擬仿真。通過與未加邊之前出行者平均出行效率最小值變化曲線隨流量波動范圍參數(shù)變化的情況相比，分析了增加邊數(shù)的數(shù)量與出行者平均出行效率間的關(guān)系，以及增加不同邊數(shù)下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征值的變化情況，對基于節(jié)點(diǎn)重要度的加邊策略的正確性和有效性進(jìn)行

7、了驗(yàn)證。
　　綜上所述，本文以城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特性和可靠性為基礎(chǔ)，通過對城市路網(wǎng)中出行者擇路行為的分析，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性指標(biāo)，采用基于信息熵的多屬性節(jié)點(diǎn)重要度評估方法，分別確定了分別采用對偶法和主方法建模的城市路網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的重要度，并在此基礎(chǔ)上提出了采用對偶法建模的城市路網(wǎng)基于節(jié)點(diǎn)重要度的節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容策略，以及采用主方法建模的城市路網(wǎng)基于節(jié)點(diǎn)重要度的節(jié)點(diǎn)加邊策略。最后以德陽市路網(wǎng)為例，分別進(jìn)行模擬仿真，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的出行者的平均出行