随机供求下的道路服务水平可靠性

目前对路网可靠性的研究主要集中在连通可靠性、行程时间可靠性和容量可靠性三个方面,但这些可靠性指标均不能综合反映路网的性能.为此本文从交通供给和交通需求随机性分析入手,借鉴可靠性理论,从出行者个体和网络管理者的角度出发,提出了服务水平可靠性的概念,拓展了现有的路网可靠性评价指标.通过将路段容量和交通需求简化为离散随机变量,基于路网最可能状态生成算法,建立了路段及路网服务水平可靠性计算的近似算法,最后在一简单网络上进行了计算分析.     

大规模人群网络流瓶颈识别方法研究

在体育赛事、集会等场合,大规模人群沿路网流动过程中易发生拥塞并诱发恐慌、踩踏等严重事故.因此,理解网络结构对人群流动特征的影响,对大规模人群在网络上的流动进行有效的组织和管理十分必要.首先结合大型活动行人路径选择行为的一般特征,采用交通分配模型将大规模人群分配到具体的网络拓扑结构上,采用非线性行人路阻函数模拟人群拥挤效应;随后,计算路网流量增加条件下人群在各路段走行时间变化率,并提出以路段走行时间变化率排序作为各路段结构重要度排序的方法,据此计算各路段的鲁棒性,确定瓶颈路段.最后,以德国2010年"爱的大游行"踩踏事故为例,分析验证了大规模人群网络流瓶颈识别方法,研究讨论了对路网实施管控的流量阈值以及不同管控条件下网络流的定量演化规律,可为路网的科学管理和规划提供基础数据和理论依据.     

城市路网的复杂网络特性及可靠性仿真分析

首先通过在路网中引进网络平均距离、节点度分布以及簇系数等概念,重点研究了城市路网映射后的复杂网络特征,以合肥市路网为例进行了实证研究。在此基础上,尝试运用复杂网络理论探讨城市路网可靠性,并以合肥市路网为例,进行了路网选择性攻击和随机失效条件下的可靠性仿真分析,其结果表明路网展现出完全不同的鲁棒性。将复杂网络理论应用到城市路网分析,进一步拓展了城市交通网络基础理论的研究思路和研究范围。     

基于复杂网络的轨道交通路网可靠性仿真分析

首先通过引入复杂网络的相关特征指标,介绍了城市轨道交通路网的复杂网络特征;然后,设计了轨道交通网络仿真分析模型和路网连通可靠性评价指标,并以此为基础研究了轨道交通路网的失效仿真分析理论和方法;最后,以上海市2020年远景规划路网为例,标定了其网络类型,并对该路网的连通可靠性进行了仿真分析研究.将复杂网络理论应用到城市轨道交通领域中,可为轨道交通基础理论的研究开辟新的思路.     

城市道路网络交通状态时空演化量化分析

为了使对城市道路网络交通状态的分析不至陷入交叉口或路段内部的交通状态分析,需从中观或宏观的角度去分析交通状态.本文在探讨路网状态特征参数的基础上,定义了"路段拥挤度"指标,通过建立城市交通网络模型,并基于浮动车(GPS)采集数据设计了路网交通拥堵时空演化量化分析的流程,采用"路段拥堵持续时间""区域行程时间延误"区域拥堵路段数量"三个时空参数对路网交通拥堵状态的时空演化进行了量化研究.最后结合上海市浮动车数据与实际交通网络,得出了交通拥堵的延误时间和空间范围与拥堵程度大小的关系等结论.     

城市道路网中路段相对重要性研究

根据路段相对重要性的度量依据,首先分析了路段相对重要性直接度量法的不可行性,然后以路段可靠性重要度为工具,通过比较路段的可靠性重要度,从而间接确定了路段相对重要性,并给出了算例。另外,以边际可靠性重要度为工具,提出了路段相对重要性的另一种间接度量方法,并给出了算例。最后,简单说明了路段相对重要性在路网设计中的应用。     

基于贝叶斯网络的路网脆弱路段识别模型

界定了路网脆弱性的内涵,提出了基于贝叶斯网络的路网理论分析框架,应用贝叶斯网络的双向推理技术定量地分析B每个路段对路网系统整体故障影响的大小,并在此基础上,分别基于故障树和最小路集构建了路网脆弱环节识别的贝叶斯网络模型;最后,通过实例说明利用贝叶斯网络方法识别路网脆弱环节的具体步骤。研究结果表明,该方法可以快速、有效地识别路网的脆弱环节,为路网问题的解决提供决策支持。     

城市道路网络的行程时间可靠性

针对现有城市信号控制路网可靠度计算模型难以实用的缺陷,放弃对实时OD矩阵进行交通分配,以路网的各交叉口的真实流量和信号配时为基础,直接估计各个OD对之间的实时的行程时间及其可靠度.然后将城市道路网络视为多功能系统,根据可靠性理论中通用的多功能系统可靠度计算方法,构建了动态路网系统行程时间可靠度估计的框架模型,实现城市路网可靠度的实时估计.由于无须引入难以获取的动态OD矩阵数据,使得模型具有实用性.最后通过真实案例表明了模型的实用性.     

城市复杂交通网络道路重要性评估方法

提出了一种基于场论的复杂路网路段重要性评估方法,与现有场论评估方法的区别在于:利用引力场理论,在节点间的引力定义中模拟了拥堵排队现象;在路段节点的引力场定义中考虑了路段节点的引力场表示不仅仅和邻接节点相关还和周围其它节点都相关;利用路段节点的引力场表示方法定义了路段重要性的评估函数。由于路段重要性评估函数是一个衰减指数函数,其取值在路网发生拥堵时会产生大量的0值或趋于0的相同值而无法对这些节点进行重要性评估,因此评估函数引入了参数μ,β用于引力场取值的调节。仿真实验在成都市路网上验证了该评估方法,结果表明:该方法能动态反应路网关键路径上路段节点的拥堵程度,并且参数μ,β的取值在增加时能在路网十分拥堵的情况下调节节点的引力场的取值,提高了评估的准确性和精度。     

面向SDN的生存性虚拟网络映射算法

针对软件定义网络环境下生存性虚拟网络映射问题,提出了基于网络资源关键度的虚拟网络可靠性映射算法。该算法首先通过提出底层网络资源和拓扑重要度度量方式,构建资源关键度排序集合,同时备份控制网络,考虑到控制器位置部署,设置链路时延权重进行最短物理路径的选取,映射时依据位置约束进行虚网映射,在此基础上针对不同物理网络故障类型采用备份切换和可行迁移方式进行恢复,确保虚拟网络服务连续不间断。仿真结果表明,与以往算法相比,该算法在请求接受率、故障恢复率、底层网络整体负载均衡度以及平均控制延迟4个指标上具有更好的网络性能。     

区域通行能力与出行时间可靠性综合仿真模型

在城市路网中,路段通行能力退化和交通需求随机波动都会增加路网的不确定性。为研究路网中单个区域的交通可靠性问题,通过采用区域备用能力作为综合性能指标,建立了度量区域交通服务水平的双层规划模型。基于此提出了区域通行能力和出行时间综合可靠度的概念及其Monte Carlo仿真算法。最后通过一个数值算例对模型和仿真算法进行验证,仿真结果说明了区域通行能力、服务水平与可靠性之间的相互替代关系。     

一种新的交通网络效率衡量方法及其应用

提出了一个交通拥挤网络的效率衡量方法,该方法能综合反映网络中交通需求、路段流量、旅行费用等因素对网络效率的影响,并基于该衡量方法,设计了一个网络组件(如节点和路段等)的重要度评价方法,用来辨别网络中重要的节点和路段,且该评价方法计算简便,计算结果具有一致性.算例计算分析的结果表明,相对其他网络效率衡量方法,根据本文方法计算得到的网络效率,能科学地反映交通拥挤网络的实际运行情况,并验证了所提出的效率衡量方法和重要度评价方法的合理性,同时还说明了交通拥挤网络的效率和组件重要度,均与网络中当前交通流量有直接关系.     

基于风险的交通网络可靠性分析方法

从风险角度提出了一种交通网络可靠性分析方法——基于风险的交通可靠性(Reliabilitybased on risk,RBR),并对其定义、形式与应用进行研究.首先提出RBR的概念,并对RBR与其他交通网络可靠性指标的异同进行了分析;通过高斯核估计,给出了基于历史数据的路段出行时间分布函数的估计与计算方法,从而得到该路段的RBR,并使用误差分析与返回检验对该方法的误差进行验证;随后使用天津某高速公路的历史观测数据对文中RBR及其计算方法进行验证;最后给出了RBR的其他形式——路径RBR、路网RBR的概念及相应的计算方法,从而将RBR推向更广泛的应用空间.     

基于复杂网络理论的电力网络关键线路识别

从复杂网络理论角度出发,提出了一种基于网络凝聚度的电力网络关键线路评价方法。方法着重关注电力网络的全局状态,综合考虑电力网络中各节点之间的连通能力,以及网络中节点的数目,通过观察输电线路断开前后电力网络凝聚度的变化量,来衡量电力网络中各输电线路的重要程度。通过将研究的计算结果与文献中已有的基于网络效率的关键线路评价方案的结果进行对比,以及在拓扑结构和动力学角度上进行仿真验证,均说明了提出的关键线路衡量方法是合理且有效的。     

片堵塞对城市路网性能的影响研究

针对城市路网中多条相关联路段同时发生堵塞的情形,给出片堵塞的定义,并提出度量片堵塞对城市路网性能影响的度量指标——片堵塞因子,即网络中删除片堵塞边前后所有节点最的最短路径树上根节点到其余节点的最短路径长度之和加总的比值;并从确定网络中片堵塞可能发生的关键位置出发分析片堵塞因子的性质,从而设计求解片堵塞因子的算法A~*,并证明算法A~*的时间复杂性为O(n~3),这里n为路网的节点数;最后进行了实例分析。     

考虑OD对出行时间可靠性的道路网容量可靠性

构建了基于OD对出行时间可靠性的路网容量可靠性双层规划模型,其中下层规划用随机均衡交通分配来描述出行者的路径选择,上层规划为满足出行时间可靠性的基本OD需求乘子最大。假定路段容量服从双侧截尾正态分布,基于Monte Carlo仿真技术和网络均衡流灵敏度分析方法,设计了一种求解路网容量可靠性的启发式算法。用一个小型网络开展了数值分析,验证了所建模型和算法的有效性。     

交通运输网络级联失效影响规律及影响范围

基于耦合映像格子模型,研究了交通运输网络路段级联失效的规律并给出了预测交通运输网络路段级联失效影响范围的算法流程。基于耦合映像格子,建立了交通运输网络的级联失效模型,结合交通运输网络的特征,分析了相应的耦合映像格子模型中的参数,通过仿真分析了不同的网络拓扑结构、不同的路段移除方式与不同的外部扰动,以及不同的耦合强度对网络级联失效的影响规律。结果表明:最容易造成网络级联失效的是饱和度和节点度组合最大的节点;外部扰动R越大,网络越容易发生级联失效,当外部扰动R的值大于某个阈值之后,网络就会发生级联失效;耦合强度ε越大,网络也越容易发生级联失效,当耦合强度ε的值大于某个阈值之后,网络也会发生级联失效。最后,给出交通运输网络失效传播范围的预测算法流程,并用Transmodeler软件对实际路网进行仿真分析说明了算法的有效性。     

基于图论与PageRank的要地反导己方目标重要性排序

针对要地反导作战己方目标重要性排序问题, 创新性地提出一种基于图论与网页排名(PageRank, PR)算法的排序方法。首先, 采用图论方法将各目标之间各种静态、动态关系网络抽象成二维拓扑结构图, 确立在不同关系下各目标之间的相互联系。其次, 根据要地反导作战实际情况，结合专家意见对静态、动态关系网络的重要程度进行打分。基于PR算法思想, 根据构建的目标关系模型, 计算己方目标关系矩阵及重要度值, 给出目标排序。最后, 结合要地反导作战案例进行验证分析。结果表明，该方法能够综合目标排序时的多方面因素, 给出科学、合理的重要性排序, 具有一定的可推广性和应用前景。     

突发交通事故下城市道路交通网络的延误扩散临界研究

延误扩散临界研究,可以为预防因突发交通事故造成的城市道路交通网络大面积延误提供基础理论指导。应用平均场理论建立了道路交通网络中的延误扩散SIS模型,通过该模型在系统稳态时延误路段的稳态密度,得出了延误扩散临界值的解析表达式;并设计了仿真系统,在生成的与道路交通网络拓扑结构具有相同统计特征的虚拟网络上对延误扩散临界值进行了仿真检验,仿真结果与解析结果具有较高的吻合度。研究表明:城市道路交通中延误扩散的临界值与道路交通网络中交通量、网络的平均度、交通流单位时间内流经路段的平均数、网络中交通流总量和重新选路概率成反比;与网络路段数成正比。     

浮动车样本规模的优化方法与仿真研究

提出了一种在移动交通检测系统中确定路网浮动车最小样本数量的优化方法.首先,基于数理统计方法分析了单条路段满足交通流参数估计所需的最小样本数量,在此基础上使用了一种新的基于路段样本数符合率的路网交通信息准确度评价指标,通过该指标和路网样本规模的关系曲线优化路网的浮动车样本规模.仿真实验结果表明:该方法能有效地确定满足路网交通速度估计要求下的最小浮动车样本数量,为浮动车交通信息采集系统在实际应用中确定最小样本规模提供了一种可行的思路.