城市道路交通网络级联失效及控制研究

发布时间：2018-12-12 13:55

【摘要】：在城市道路交通网络中,因恶劣天气、交通事件等原因,可能造成一个或少数几个关键路段或路口失效,这些失效路段或路口会通过路段、路口间的相互关联引起其它路段或路口发生故障,形成连锁效应,最终导致交通网络局部或全部崩溃,这种现象就是城市道路交通网络的级联失效。随着交通需求的迅猛增长,交通拥堵越来越频繁,道路交通网络级联失效的可能性越来越大、破坏程度也越来越严重。本文以构建的城市道路交通网络级联失效模型为基础,研究路网容量、关键节点及级联失效的控制策略,主要研究工作包括：1.城市道路交通网络级联失效“容量-负荷”模型研究首先分析城市道路交通网络特性,包括城市道路交通网络双层结构特性、出行者路径选择特性、路段拥挤效应。在此基础上,对现有容量-负载级联失效模型进行改进,构建了两个城市道路交通网络级联失效模型。模型一：节点或路段一旦过载立即删除,简称城市道路交通网络ML模型；模型二：节点或路段过载仍不删除,只降低邻居路段通行能力,简称城市道路交通网络CLM模型。2.考虑级联失效(拥堵传播)影响的路网容量研究考虑到交通拥堵的传播将引起路网容量的动态变化,同时,交叉口或路段容量的变化将影响拥挤传播的后果。本文建立了考虑级联失效的路网容量双层规划模型,下层模型为刻画城市道路交通网络拥堵传播过程的级联失效模型,上层模型确定一定服务水平下路网能承担的最大交通需求,其中路网服务水平根据路网阻塞程度评定。然后,基于迭代优化设计了双层规划模型的启发式求解算法。最后,对该模型进行了试验分析,探讨交通拥堵的传播对路网容量的影响。3.基于级联失效ML、CLM模型的城市道路交通网络关键节点的识别城市道路交通网络关键节点或路段的失效可能导致整个网络的崩溃,为此可提前对关键节点或路段实施保护,预防大规模级联失效的发生。本文提出不同级联失效模型下(本文提出的城市道路交通网络ML模型、城市道路交通网络CLM模型)关键节点(路段)识别的方法及步骤。试验分析表明,不同级联失效模型下关键节点识别存在一定的差异性,并提出了综合采用多种级联失效模型进行关键节点(路段)识别,以提高关键节点(路段)识别的准确性。4.从道路网络和出行网络出发研究城市道路交通网络级联失效的控制策略城市道路交通网络具有双层网络性质,其级联失效的控制措施可分别从道路网络优化和出行网络优化两方面展开。本文提出三种控制城市道路交通网络级联失效的策略,(1)路口和路段关闭策略,设计“直接连接节点”的节点关闭策略和“重要路段”上游路段的关闭策略来控制级联失效规模,并构建了关闭策略算法流程,该流程扩展性好,同时适于节点、路段的单独关闭策略和混合关闭策略。(2)交通诱导策略,提出了一种基于“诱导阻抗函数“的交通诱导策略,并通过试验分析该策略的有效性。(3)交通需求管理及控制,①提出了考虑提高出行网络结构与道路网络结构的匹配程度的出行网络结构优化策略,并通过试验分析,证明该策略能有效缓解道路网络拥堵程度；②提出了考虑级联失效的出行需求控制策略,并通过试验分析,证明该策略能有效控制城市道路交通网络级联实效的大规模蔓延。
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【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U491
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本文编号：2374697