高速路网拓扑结构分析与实例验证

发布时间：2017-06-06 21:10

  本文关键词：高速路网拓扑结构分析与实例验证，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着高速公路通车里程和车流量的不断增加,高速公路在交通运输中的作用越来越突出。其快捷、高速的特性和超强的运输能力,为人们的出行提供了极大便利。但是,高速公路交通事故以及自然灾害等突发事件的发生,将会造成交通的严重拥堵甚至整条高速公路的瘫痪。对高速路网的结构进行分析,有效地辨识容易导致交通拥堵的关键节点,并对关键节点有针对性的强化,能够极大地提升高速公路的通行能力。本文依托国家科技支撑计划课题——基于大数据的多尺度公路网运行态势分析技术及系统研发,对高速路网结构进行了深入的分析。本文首先分析了高速公路的影响因素,研究了复杂网络的基本模型以及图论的相关表示,掌握了综合评价的方法,总结了国内外相关领域的研究成果,为下一步建立路网评价指标体系奠定了基础。其次,从高速路网分析的方法——复杂网络入手,对复杂网络的统计指标进行了描述。以高速路网的结构属性和功能属性为背景,定义了能够反映城市节点间连通与否、连通强度等结构特征的加权路网模型和考虑公路里程、通行能力功能属性的网络模型,构建了分析节点和路段局部特征以及全局特征的评价指标体系。再次,对关键节点和路段的分析方法进行了归纳总结,给出了关键节点和路段的定义,提出用节点重要度来评价节点的关键性,分别建立了用“介数、基于删除法的生成树、基于删除法的路网效能、基于收缩法的凝聚度”分析节点和路段重要度的模型,创新性的提出了把路网效能运用到节点收缩法中分析节点的重要度。另外,对上述关键节点和路段的辨识方法、重要度指标选取进行了对比分析。通过采用同种分析方法不同重要度指标的实验组合,分析重要度指标对辨识方法结果的影响；通过采用同种重要度指标不同种辨识方法的实验组合,得出辨识方法和重要度指标理想的组合方式,为区域路网关键节点和路段辨识提供理论基础。除此之外,把基于删除法的生成树得到的节点重要度和基于收缩法的路网效能得到的节点重要度分别同节点的度、紧密中心度、节点介数建立两组包含4个变量的样本,针对上述两组样本分别进行K-Means聚类分析,实现了路网中城市节点等级划分。最后,结合课题要求,以河南省、安徽省、江苏省的高速公路为背景,全面应用本文提出的理论和模型,结果表明本论文中的方法其分析结果与实际路网较为一致,可以对高速路网的结构进行有效的分析。
【关键词】：高速路网 结构分析 关键节点 节点重要度
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U491
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 引言11-17
• 1.1 依托项目11
• 1.2 研究背景11-12
• 1.3 研究的必要性12-13
• 1.4 研究目的和意义13-14
• 1.5 论文研究的主要内容14-15
• 1.6 研究的章节安排和技术路线15-17
• 2 路网结构分析的若干基本问题17-31
• 2.1 高速公路影响因素分析17-19
• 2.2 复杂网络理论19-22
• 2.3 图论及矩阵表示22-24
• 2.4 综合评价方法24-25
• 2.5 路网结构分析综述25-29
• 2.5.1 国内路网结构分析25-28
• 2.5.2 国外路网结构分析28-29
• 2.6 小结29-31
• 3 路网结构评价的指标31-40
• 3.1 评价指标体系的构建31-32
• 3.2 复杂网络统计指标32-33
• 3.3 结构属性评价指标33-35
• 3.3.1 路网局部特征指标34-35
• 3.3.2 路网全局特征指标35
• 3.4 功能属性评价指标35-39
• 3.4.1 路网局部特征指标35-38
• 3.4.2 路网全局特征指标38-39
• 3.5 小结39-40
• 4 高速路网结构分析40-59
• 4.1 路网建模方法概述40-42
• 4.2 实验路网的建立42-48
• 4.2.1 区域路网选取和基础数据描述42-45
• 4.2.2 区域高速路网连接强度模型建模45-48
• 4.2.3 区域高速路网功能属性模型建模48
• 4.3 高速路网结构评价实例验证48-58
• 4.3.1 复杂网络统计指标分析48-49
• 4.3.2 结构属性评价指标49-54
• 4.3.3 功能属性评价指标54-58
• 4.4 小结58-59
• 5 关键节点和关键路段的识别59-85
• 5.1 关键节点和路段的研究分析59-62
• 5.1.1 研究的必要性59
• 5.1.2 研究综述59-62
• 5.1.3 关键节点和路段的定义62
• 5.2 关键节点和路段的分析62-70
• 5.2.1 基于通行介数的关键性分析63
• 5.2.2 基于删除法的关键性分析63-68
• 5.2.3 基于收缩法的关键性分析68-70
• 5.3 高速路网试验分析70-77
• 5.3.1 基于通行介数的关键性分析70-72
• 5.3.2 基于删除法的关键性分析72-75
• 5.3.3 基于收缩法的关键性分析75-77
• 5.4 评价方法两两对比分析77-81
• 5.5 关键节点聚类分析81-84
• 5.6 小结84-85
• 6 结论与展望85-87
• 6.1 研究成果85
• 6.2 主要创新点85-86
• 6.3 研究展望86-87
• 参考文献87-91
• 附录A91-92
• 附录B92-93
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果93-95
• 学位论文数据集95

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本文编号：427511