论文部分内容阅读
交通系统作为城市重要的生命线系统之一，是保障城市社会经济有序发展的基础。然而，各种各样的异常事件频繁发生，导致交通网络的性能受损，给社会经济带来极大的损失。管理部门通常采用预警和应急的手段被动地应对难以预测的异常事件，往往只能从局部降低异常事件的影响。而在规划和管理阶段重点保护网络中的关键要素提高网络承受异常事件的能力是一种更加主动、全面的方法。
与传统连通性采用0-1变量表示OD对连通状况不同，路径冗余度(即OD对之间有效路径数量)可精细化表征OD对之间的有效连通程度，能够量化异常事件发生后可供出行者选择的替代出行机会。本文提出了一种基于路径冗余度的交通网络关键要素识别方法，该方法不需要枚举网络要素失效情景，规避了枚举法的组合复杂性难题，克服了基于均衡理论交通分配方法识别关键要素的弊端，能够显著提高大规模交通网络关键要素识别的计算效率，降低对不同失效情景下难以获取的OD矩阵的依赖性。具体包括：多维度的关键要素(关键路段、关键节点、二阶关键路段)识别方法、多路段同时失效下的交通网络脆弱性上下界分析。其中，二阶关键路段是指网络中关键路段失效后对网络路径冗余度影响最大的路段。
关键要素识别：基于路径冗余度，提出了能够综合考虑要素的使用比例和条件风险价值的关键度评价指标，包括路段关键度和节点关键度。具体而言，要素的使用比例为经过该要素的有效路径数占OD对之间有效路径总数的比例。由于要素的使用比例在不同OD对间存在较大差异，提出均值-超量重要度(MEIP)指标刻画使用比例概率分布“尾部”OD对的重要性。设计了一种免于失效情景枚举和路径枚举的关键要素高效识别算法，并将之应用于识别大规模交通网络中的关键桥梁、二阶关键桥梁和关键节点。研究表明，关键路段和关键节点在区位上存在一致性。部分路段在正常情况下的关键度可能不高，但在关键路段失效后成为对网络运行至关重要的二阶关键路段。
网络脆弱性上下界：建立了基于路径冗余度的交通网络脆弱性上下界模型，用于衡量多路段同时失效情况下的网络最好和最坏情况。表征路段是否失效和OD对是否有效连通的决策变量都属于0-1整数变量，且两者之间没有显式表达式，故本文采用遗传算法求解该模型。通过算例网络验证了模型及算法的正确性和有效性，并应用于大规模交通网络中界定多桥梁同时失效下的交通网络脆弱性上下界。研究表明，脆弱性上界可以表示保证网络一定程度有效连通所需最少的路段组合，脆弱性下界能识别出对网络脆弱性最坏影响的路段组合，而上下界包
本研究系统性、多维度地构建了交通网络关键要素识别方法，能够评估多路段同时失效对交通网络的影响，可为城市风险管理、城市交通精细化管理、应急规划等提供方法论基础。络区域面积表示多路段失效对网络脆弱性的影响幅度。
本研究系统性、多维度地构建了交通网络关键要素识别方法，能够评估多路段同时失效对交通网络的影响，可为城市风险管理、城市交通精细化管理、应急规划等提供方法论基础。
与传统连通性采用0-1变量表示OD对连通状况不同，路径冗余度(即OD对之间有效路径数量)可精细化表征OD对之间的有效连通程度，能够量化异常事件发生后可供出行者选择的替代出行机会。本文提出了一种基于路径冗余度的交通网络关键要素识别方法，该方法不需要枚举网络要素失效情景，规避了枚举法的组合复杂性难题，克服了基于均衡理论交通分配方法识别关键要素的弊端，能够显著提高大规模交通网络关键要素识别的计算效率，降低对不同失效情景下难以获取的OD矩阵的依赖性。具体包括：多维度的关键要素(关键路段、关键节点、二阶关键路段)识别方法、多路段同时失效下的交通网络脆弱性上下界分析。其中，二阶关键路段是指网络中关键路段失效后对网络路径冗余度影响最大的路段。
关键要素识别：基于路径冗余度，提出了能够综合考虑要素的使用比例和条件风险价值的关键度评价指标，包括路段关键度和节点关键度。具体而言，要素的使用比例为经过该要素的有效路径数占OD对之间有效路径总数的比例。由于要素的使用比例在不同OD对间存在较大差异，提出均值-超量重要度(MEIP)指标刻画使用比例概率分布“尾部”OD对的重要性。设计了一种免于失效情景枚举和路径枚举的关键要素高效识别算法，并将之应用于识别大规模交通网络中的关键桥梁、二阶关键桥梁和关键节点。研究表明，关键路段和关键节点在区位上存在一致性。部分路段在正常情况下的关键度可能不高，但在关键路段失效后成为对网络运行至关重要的二阶关键路段。
网络脆弱性上下界：建立了基于路径冗余度的交通网络脆弱性上下界模型，用于衡量多路段同时失效情况下的网络最好和最坏情况。表征路段是否失效和OD对是否有效连通的决策变量都属于0-1整数变量，且两者之间没有显式表达式，故本文采用遗传算法求解该模型。通过算例网络验证了模型及算法的正确性和有效性，并应用于大规模交通网络中界定多桥梁同时失效下的交通网络脆弱性上下界。研究表明，脆弱性上界可以表示保证网络一定程度有效连通所需最少的路段组合，脆弱性下界能识别出对网络脆弱性最坏影响的路段组合，而上下界包
本研究系统性、多维度地构建了交通网络关键要素识别方法，能够评估多路段同时失效对交通网络的影响，可为城市风险管理、城市交通精细化管理、应急规划等提供方法论基础。络区域面积表示多路段失效对网络脆弱性的影响幅度。
本研究系统性、多维度地构建了交通网络关键要素识别方法，能够评估多路段同时失效对交通网络的影响，可为城市风险管理、城市交通精细化管理、应急规划等提供方法论基础。