城市道路交通系统的复杂网络模型及拥堵现象研究

发布时间：2017-06-30 17:28

  本文关键词：城市道路交通系统的复杂网络模型及拥堵现象研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：城市交通网络是一个城市系统能够存在并发挥作用的载体。自古以来,一个城市的繁荣发展往往离不开其优越的地理条件以及便利的交通设施。随着现代城市化的发展以及人民生活条件的改善,城市车辆保有量大幅增加,交通拥堵现象越来越严重。交通拥堵不仅会造成居民出行时间增加,带来巨大的经济损失,同时也会造成环境污染甚至交通事故的发生。如何改善交通系统的性能,从而保证城市功能的正常运行,是急需解决的问题。城市交通系统是一个典型的复杂系统,主要表现在动力学、拓扑结构、演化过程的复杂性,交通系统运行的不确定性以及交通网络的多层次性等多个方面。针对城市交通系统,可采用复杂系统的研究方法对其进行理论研究。复杂网络理论是研究复杂系统的理论,而城市交通网络是一个典型的复杂网络。通过采用复杂网络的理论方法,可从宏观上研究城市交通网络内部功能运行的机理,进而规划城市道路,缓解和避免交通拥堵。本文构建了一双层城市交通网络模型,并在此基础上,分别就复杂城市交通网络上的交通配流、Braess悖论现象以及级联失效现象三个方面进行了研究,主要研究工作如下:(1)根据双层城市交通网络的特点,对连续平均用户平衡配流算法进行改进,减少算法运行时间。通过对不同规模的网络采用连续平均法和改进算法进行用户平衡配流,表明改进算法能有效的减少运行时间。(2)尝试采用智能算法求解用户平衡模型。针对双层城市交通网络,对入侵杂草智能算法进行了改进,并采用改进算法求解用户平衡配流模型,通过与连续平均法进行对比,表明新算法的可行性。(3)研究复杂城市交通网络上的Braess悖论现象。针对含有多个O-D对的复杂城市交通网络,找出造成Braess悖论现象的路段,并计算其对交通总性能的影响,进而给出合理的城市道路规划策略。(4)采用不同方式选取部分路段,分别提高其通行能力,进而分析不同路段通行能力对交通性能的影响,并找出对系统性能影响较大的路段。(5)针对传统级联失效模型中存在的一些问题,构建一新的级联失效模型。分别在较为拥堵和极为拥堵的城市交通网络上,采用两种级联失效模型进行仿真,仿真结果表明,新模型更具有合理性。(6)令路段具有一定的恢复能力,分析路段恢复能力对级联失效现象的影响。对级联失效模型进行的仿真研究表明一定的路段恢复能力能有效的减小甚至避免级联失效现象。
【关键词】：城市交通网络 复杂网络 用户平衡配流 连续平均法 入侵杂草算法 Braess悖论 级联失效
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U491.265;O157.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 选题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 论文研究内容13-15
• 2 城市交通系统与复杂网络15-29
• 2.1 复杂网络的定义及统计特征15-18
• 2.1.1 复杂网络的定义15-16
• 2.1.2 复杂网络的统计特征16-18
• 2.2 典型的网络拓扑结构18-23
• 2.2.1 规则网络19
• 2.2.2 随机网络19-20
• 2.2.3 小世界网络20-21
• 2.2.4 无标度网络21-23
• 2.3 城市交通网络模型23-28
• 2.3.1 城市交通网络的基本特性23
• 2.3.2 城市道路网络的建模方法23-24
• 2.3.3 双层城市交通网络模型24-28
• 2.4 小结28-29
• 3 用户平衡配流模型29-51
• 3.1 交通配流模型29
• 3.2 用户平衡配流29-33
• 3.2.1 用户平衡配流模型29-31
• 3.2.2 交通阻抗31-32
• 3.2.3 求解用户平衡配流模型32-33
• 3.3 连续平均法的改进33-39
• 3.3.1 城市交通网络上Dijkstra算法的改进33-36
• 3.3.2 减少最短路径的求解次数36-39
• 3.4 入侵杂草算法求解用户平衡配流问题39-48
• 3.4.1 智能算法求解用户平衡配流问题39-40
• 3.4.2 入侵杂草算法40-41
• 3.4.3 求解用户平衡问题中的具体步骤41-44
• 3.4.4 算例44-48
• 3.5 入侵杂草算法与连续平均法对比48-49
• 3.6 小结49-51
• 4 基于复杂网络的Braess悖论现象研究51-65
• 4.1 Braess悖论现象51
• 4.2 简单网络中的Braess悖论现象51-54
• 4.3 复杂交通网络中的Braess悖论现象研究54-60
• 4.3.1 拆除路段对交通性能的影响55-57
• 4.3.2 路段通行能力对交通性能的影响57-60
• 4.4 不同路段的容量变化对交通拥堵现象的影响60-63
• 4.5 小结63-65
• 5 城市交通网络上的级联失效现象研究65-76
• 5.1 城市交通级联失效模型的改进66-68
• 5.2 两种级联失效模型的拥堵现象对比68-72
• 5.3 路段恢复能力对交通拥堵现象的影响72-75
• 5.4 小结75-76
• 6 结论76-81
• 6.1 论文主要研究成果及创新点76-79
• 6.2 不足与展望79-81
• 参考文献81-86
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果86-87
• 致谢87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 方锦清;汪小帆;郑志刚;李翔;狄增如;毕桥;;一门崭新的交叉科学:网络科学(下篇)[J];物理学进展;2007年04期

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本文编号：502855