城市道路交通网络脆弱性辨识方法_张勇
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城市道路交通网络脆弱性辨识方法_张勇
第４期 张 勇，等：城市道路交通网络脆弱性辨识方法
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ｏｆｒｏａｄｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｔｉｍｉｎｒｉｏｒｉｔｏｆｔｒａｎｓｏｒｔｎｅｔｗｏｒｋｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． ｇｐｙｐ
：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｔｒａｆｆｉｃｅｎｉｎｅｅｒｉｎｒｏａｄｎｅｔｗｏｒｋ；ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｉｎｄｅｘｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｎｅｔｗｏｒｋｅｕｉｌｉｂｒｉ －ｇｇｙｑｙ ；ｕｅｕｉｎｕｍ；ｃａａｃｉｔｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｔｒａｆｆｉｃｃａａｃｉｔｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｑｇｐｙｐｙ
段失效方法，即通过扫描方式，轮流失效单条路段，依据交通均衡配流结果评价每条路段受损对交通网络服务能力的影响，通过比较确定脆弱性显著的路段。沿用这一思路，ＤＥｓｔｅ等基于连通性的脆弱性评价方法，比较各路段受损引起的总阻抗值增加值
［］
以确定脆弱性路段位置；Ｓｏｈｎ等５－６对马里兰交通
０引 言
道路网络是维持城市正常运转的生命线。由于降雨、下雪以及交通事故等原因，北京、上海等诸多大中城市频繁发生大面积交通瘫痪，充分暴露了中国城市路网交通的脆弱性。例如，２００９年１０月２８日，杭州市文晖路和湖墅南路交叉口附近发生路面塌陷引发的水管破裂，近半个杭州城陷入交通瘫痪，使得抢修车辆难以进入事发地点进行抢修。道路网某些路段通行能力丧失，将导致该络脆弱性表现在，
路段车辆排队溢出，引发关联路段车辆连锁排队，进而形成大面积的道路网络堵塞。大面积交通拥堵不而且延误了救援人仅阻碍了受灾人群的紧急疏散，
员和物资输送，错过了将灾害损失降至最小的时机。然而值得注意的是，并不是任一路段失效均会造成大面积的交通瘫痪。原因在于，不同路段的失效将特定的路段失导致路网交通功能不同程度的下降，
效将导致路网交通大面积破坏。因此，辨识交通网络的脆弱性，判断哪条路段失效会对路网交通运行成为提升道路网络防灾减灾能力的造成致命破坏，
前提。为使交通网络防灾减灾规划、应急疏散和救通过辨识交通网络脆援管理更具预见性和针对性，
弱性，判定引起路网交通功能严重下降的路段，对于城市交通防灾减灾规划和道路抢修资源分配有着重要的实践意义。
随着研究的推进，对道路网络脆弱性的认识不
［］
断加深。Ｂｅｒｄｉｃａ１认为脆弱性是网络对导致其服
还根据网络进行了基于可达性的脆弱性路段判定，经济损失脆弱性指标，对Ｎｅｗ Ｍａｄｒｉｄ地震区域路
［］
段进行了脆弱性评价；Ｊｅｎｅｌｉｕｓ等７为了分析道路引入了路段重要性的概念及其计算指网络脆弱性，
标，依次断裂每条路段，再根据弹性需求下无约束用
［］
模型计算路段重要度；户均衡（ＵＥ）Ｓｃｏｔｔ等８提出
），以３个具有不同连接度了网络鲁棒性指数（ＮＲＩ的网络为例，基于标准的无约束ＵＥ模型分别计算，其ＮＲ该方法既考虑了路网的流量和空间性，也Ｉ
［］
兼顾了网络的连通度；Ｓｕｌｌｉｖａｎ等９进一步引入了
法，修正的鲁棒性指数法和网络旅行脆弱性（ＮＴＲ）这些方法的优势在于可以直接比较具有不同规模、空间拓扑和连通性的网络，因此能用来研究具有孤中国学者最近也开始了探索，刘立路段的运输网络；
１０］思峰等［提出了重要路段辨识模型。第２种是基
该方法借鉴了博弈论思想，利于博弈论的分析方法，
用标准的无约束Ｕ确定对交Ｅ模型构造零和博弈，
通网络脆弱性影响最为显著的受损路段位置。Ｂｅｌｌ
］１１１２－等［利用博弈论，基于标准的无约束随机的ＵＥ模型，提出了最大－最小对偶模型确定路网脆弱性的［３］方法；基于博弈论提出了双层网络规Ｐａｍｅｌａ等１
而服务水平就是在务水平大幅下降事件的敏感性，
给定时段内路段或网络可以被使用的可能性。由于对道路网络的破坏取决于交通灾害的发生概率和后果的严重程度，利用历史数据能掌握灾害发生概率，但是大样本历史灾害数据获取困难，所以用概率来
［］２］
。Ｄ衡量脆弱性难以奏效［Ｅｓｔｅ等３认为脆弱性
划模型来寻找脆弱路段的方法。
道路网络发生灾害时往往出现２个最显著的交通现象：其一，路段往往出现车辆超长排队甚至路段排队溢出情形；其二，路段通行能力往往出现不足因而制约着交通流的运行。由于路段上车辆排队的容这就要求面向灾量以及路段通行能力总是有限的，
害的道路网络交通流模型必须能考虑这２个约束。而上述研究建立的均为无约束模型，，无法描述灾害期间道路网络上这２个最显著特征。因此，为了克本文中将分析路段的通行能力以服上述研究缺陷，
及排队容量存在约束的道路网络，引入描述道路网络鲁棒性指数以识别关键路段，通过分析路段的断面通行能力和路段排队容量之间的关系，建立存在
应该只考虑灾害的后果，即小部分路段失效显著降低节点可达性的严重程度，此处可达性指标即为节
［］
点的脆弱性。而Ｈｏｌｍｒｅｎ４就将脆弱性直接定义ｇ
目前关于脆弱性的为对危险的敏感性。综上可知：
概念已初步取得共识，即指受到交通灾害引起路网交通功能降低的敏感性。
研究路网脆弱性有２种思路。第１种是轮流路
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