城市道路网络脆性传播机理研究

发布时间：2020-05-10 21:28

【摘要】：随着我国城市化的不断发展,城市道路网络也变得更加复杂。近年来由于系统内外的突发事件造成城市道路网络发生大面积拥堵甚至严重交通事故的级联失效情况时有发生。脆性作为复杂系统的一个基本特性,能够很好的解释城市道路网络中的这一行为,故对城市道路网络脆性的研究迫在眉睫。本文在复杂系统脆性理论的基础上,研究城市道路网络的脆性结构和激发机理,从而探究脆性在城市道路网络节点中的传播规律。首先给出城市道路网络脆性的定义,并在此基础上得到了路网脆性的基本特性。研究了路网脆性的分层结构,将其自下而上分为脆性因子层、脆性事件层、系统结构层和脆性风险层,并进一步从内部和外部两个方面分析了城市道路网络脆性的激发因素,给出了脆性激发过程和网络中各节点的脆性联系函数。其次对城市道路网络脆性在各交叉口节点间的传播路径进行了研究。路网脆性的传播受其脆性结构的影响,主要包括脆性邻接矩阵和网络拓扑结构两个方面。本文引入图论的方法建立了城市道路网络的脆性图模型,给出了脆性图最大崩溃路径的概念。然后将最大崩溃路径的寻找看作一种特殊的旅行商问题(TSP),建立了基于蚂蚁系统模型的脆性图最大崩溃路径求解模型,并给出算法流程。由于在脆性传播过程中路网的状态会不断发生改变,所以在脆性图的基础上建立了能够模拟网络动态变化的适应性Agent图模型,给出了模型适应性行为实现的IF/THEN准则,对其动力学模型进行研究并得到了路网崩溃同步的充分条件。然后计算了在不同条件下城市道路网络全局熵的变化规律,发现不同初始权值矩阵对路网全局熵的影响并不显著,路网全局熵的变化主要是由路网的拓扑结构所决定,并分析了不同拓扑结构下路网脆性传播行为的变化规律。最后,本文以西安市局部道路网络为研究对象,进行了具体的模型构建,通过实验法得到模型的最优参数组合,并使用MATLAB软件计算得出系统的最大崩溃路径及其相应权值,之后就考虑节点适应性行为和不考虑节点适应性行为两种情况分别进行计算,得到所研究道路网络全局熵变化曲线图,从而对脆性传播行为进行了分析。
【图文】：

集合关系,脆弱性,脆性,可靠性

图 1.1 脆性、可靠性、脆弱性集合关系杂系统脆性的国外研究现状虽然复杂系统脆性的概念并没有严格的表述，但也有不少研的研究成果来自欧美等西方国家，相关文献对复杂系统的脆常是指系统在受到扰动或攻击下损毁程度的问题。系统脆弱题，主要包括系统怎样躲避外界干扰、在受到外界冲击后的恢复三个方面。相关文献也反映了研究复杂系统基本特征的基本特征来分析复杂系统在内部和外部扰动下的崩溃[3-15]。统对外界环境敏感行为的研究，文献[3]和文献[4]研究了系统对外界不确定环境的敏感行为究对象，使用暂态能量函数和神经网络的方法对电力系统脆这是对于电力这一特定系统的脆弱性，并没有提出具有普适杂网络对顶点和边缘攻击的响应，对现有的几种复杂网络模

控制论模型

存储状态的记忆函数 I ( x, t )：t 1t tstate stateI I x （4可以看出，顶点记忆函数组成了指导Agent 进行适应性行为和自组织学习的知识顶点的状态集应包括：, ,vQ x f I （4（5）顶点的演化规则是 Agent 适应性行为的核心部分，是顶点的状态在顶点互作用下，根据环境变化、其它顶点的行为及整个系统的正常运行要求进行的演。适应性 Agent 图顶点的更新过程由感知、存储、控制和反应组成，主体感知来主体的流及外部环境的干扰因素，建立存储函数来记录顶点状态、流等信息和经时通过储存器建立的知识库不断学习和积累经验，，从而建立控制策略，最后根据交互过程做出效应，并释放出顶点的流，其控制流程如图 4.1 所示。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U491

【参考文献】