基于传输贡献矩阵的城市路网节点重要性评估方法

 在城市道路中,通常采用交叉口流量或道路连接数等单一指标确定路口重要性,很难保证突发事件下道路网络运行的可靠性。鉴于城市道路网络的无标度特性,以交通阻抗为权重,将城市道路网络抽象为加权网络,提出节点重要度传输贡献矩阵方法,评估道路交叉口重要性。该方法综合考虑交叉口所处路网位置、道路连接数及关联路段交通阻抗,采用节点效率值表示其位置信息,通过融合节点度值和交通阻抗值,构建交通信息传播过程中节点之间的重要度关联,以表示相邻路口间重要性依赖关系。以天津市区域路网为例计算各交叉口重要度,采取连续移除重要节点方式,模拟连锁故障过程,并将结果与节点收缩法进行对比。实证分析表明：在移除最重要的8个节点后,路网最大连通子图规模较节点收缩法降低9.10%,验证了该方法的有效性。     

考虑服务水平的路段随机动态行程时间可靠性

在路段行程时间可靠性的研究中,对于路口排队延误的处理多为设置固定延误值,缺乏对随机路网条件下路口延误的动态分析。针对时变的道路网络,根据交通流在交通网络上的运行特性,考虑出行者与路况的交互作用,综合考虑车辆排队、信号相位、车流速度的相互影响,确定不同道路服务水平下的随机动态路段行程时间可靠性。研究结果表明,考虑随机动态路口排队延误的行程时间具有较高的可靠性。     

基于复杂网络的城市路网可靠性分析

为分析城市路网中线路的重要程度,采用对偶拓扑方法,将路段抽象为节点,将交叉口抽象为网络边,对实际路网进行拓扑结构转换。应用复杂网络节点度、边介数等特征指标及网络可靠性指标评价城市路网结构特征。最后,分别在蓄意攻击和随机故障条件下,对济南市区路网的连通可靠性进行了实证研究。     

交通网络拓扑结构及特性研究综述

物联网中涉及的交通网络主要包括航空网络、海运网络、公共交通网络及城市道路网络.首先,列举了这些交通网络抽象为复杂网络的常用方法.然后,对交通网络研究中的主要特征参数进行了讨论.最后,对近年来国内外各类交通网络的研究成果进行了总结,并提出了未来可能的研究方向.     

区域交通状态分析的时空分层模型

为了解决区域交通状态分析问题,提出了一种区域交通状态时空分层模型及其建立方法。根据区域交通状态分析需求,设定交通拥堵的不同截值,把路口状态划分为不同层次,建立了时空分层模型。该模型含盖了交通网络的微观、中观和宏观交通参数,包含交通网络时空信息和交通状态信息,得到路口可达性和路段连通性的分析结果,解决了目前区域交通状态自动分析中模型建立问题。仿真结果表明:分层模型能够把路网中不同交通状态的路口分离为具有不同可达性的层次,能够从中分析出路口可达性、路段连通性和路网交通状态的变化,并能够直接表示时空状态信息。该建模方法和分析方法可以直接用于交通状态的自动分析中,所提出分层模型也可用到交通诱导和交通控制中。     

上海市加权公交站点网络拓扑结构分析

构建上海公交站点的加权网络模型,研究加权网络静态统计性质,包括节点强度分布、加权群聚系数和相关性.研究发现:一个停靠站点上的饱和运输量和该站点的连接密度之间是一种超线性的关系,该发现为分析公交客流量分布提供了重要的借鉴.研究还比较了加权前后集聚系数和节点相关性的变化,发现运输量大的节点之间建立公交线路的可能性也较大,而且这些连接强度较大的节点之间的公交路段交通压力也偏大.文末提出了一些改善这类公交状况的建议.     

风险扩散下城市群多模式交通网络的韧性演化

深入分析风险扩散阶段城市群多模式交通网络的动态韧性演化特征，有助于提高城市群风险抵御能力。本研究基于复杂网络理论及其扩展理论，以城市群公路、铁路、航空网络为基础，构建城市群多模式多层次交通网络模型，将节点度、节点介数与可达性相匹配，分析其风险扩散下的静态拓扑特征；以级联失效动力学理论为基础，考虑不同阶段节点初始风险水平、风险预警阈值与风险抵御能力，根据影响风险扩散的节点与连边测度指标，构建风险动态扩散模型；考虑风险冲击下结构、功能变化特征，构建网络结构、功能韧性测度模型，并通过其耦合值表征多模式交通网络韧性性能。以关中平原城市群多模式交通网络为研究对象，运用Python Networkx和Matlab网络分析工具，就不同的风险扩散方式、网络可靠性、冗余性、鲁棒性和节点风险处理能力系数，对风险扩散阶段城市群多模式交通网络的动态韧性演化进行仿真分析。结果表明：模型结果与实际相符，提升网络可靠性、冗余性、鲁棒性和节点风险处理能力，能有效增强网络韧性；相较于基于节点测度的风险扩散方式，基于连边测度的风险扩散方式对韧性性能影响更大，说明线路层次等级分布相较于数量对城市群多模式交通网络的韧性性能影...     

一类网络k-中心选址问题的改进算法

为解决基于城市道路交通网络的应急设施选址问题,建立了此问题的网络k-中心选址抽象模型。针对此模型在分析研究已有算法的基础上,设计了一种具有多项式时间的改进置换迭代算法,证明了算法迭代的有效性,分析了算法的计算复杂度,并利用实例进行了对比分析。实例分析表明,改进的置换迭代算法降低了受限p-中心的并行迭代算法中的网络中心置换的条件,而算法的效率有明显的提高。     

基于混合信息和冗余传输的VANETs路由协议

车辆节点的快速移动导致网络拓扑频繁变化和无线链路质量不稳定,这为车载自组织网络(vehicular ad-hoc networks,VANETs)路由协议的研究带来挑战。为了应对这些挑战,文章提出了基于混合信息和冗余传输的VANETs路由协议。针对城市环境下道路的特点抽象出一个以交叉路口为顶点,以路段为边的无向图,并依托部署在路口的固定节点收集交通和网络的实时信息为每条边赋予权值,然后运用Dijkstra算法计算任意2个交叉路口间的最短路径;针对路段内的数据传输,综合考虑距离、速度和链路可靠性等因素来选择下一跳节点,并通过冗余传输技术提高数据传输的成功率。通过仿真实验对比现有协议,验证了该路由协议在性能上的优越性。     

交通网络最优安全路径选择模型与算法

针对交通网络任意路段均可能发生中断的最小损失路径选择问题,提出交通网络最优安全路径选择模型,并设计了2种不同网络结构下最优安全路径选择算法.首先用模型计算任意一条路径上每条边中断后产生的从起点到终点最短替代路径长度的最大值,然后选择一条最短替代路径长度最大值最小且自身长度最小的路径.在网络中,当最短路径删除后该网络依然连通时,最优安全路径问题转化为最短路径问题,其计算复杂度为O(n2);当最短路径删除后该网络不再连通时,最优安全路径问题转化为最小最大问题,其计算复杂度为O(mn),且仅与网络中节点和边的数量有关.最后,结合交通网络的实际情况对最优安全路径进行了算例分析.     

Dynamic evaluation of traffic flows on city roads

This paper presents an analysis of the random fluctuations, deferred conduction effect and periodicity of road traffic based on the basic features of road networks. It also discusses the limitations of road network evaluation theories based on road "V/C". In addition, it proposes a set of theoretical and technical methods for the real-time evaluation of traffic flows for entire road networks, and for solving key technical issues, such as real-time data collection and processing in areas with no blind zones, the spatial-temporal dynamic analysis of road network traffic, and the calibration of key performance index thresholds. It also provides new technical tools for the strategic transportation planning and real-time diagnosis of road traffic. The new tools and methodology presented in this paper are validated using a case study in Beijing.     

交通网络与通信网络中的路径策略

 交通网络和通信网络在现代生活中扮演着越来越重要的角色,人们几乎每天都会接触到这两种网络,世界各国政府都在加强相关基础设施建设。然而单纯地增加基础设施,例如拓宽道路、增加带宽,并不能满足人们日益增长的需求;更重要的是优化管理,充分利用现有的资源提高这两种网络的运行效率,而提高它们运行效率的关键就是设计合理有效的路径策略。本文介绍了交通网络和通信网络的相同和不同之处,回顾了交通网络中用于指导车辆行驶的路径选择策略和用于指导行人通行的行走策略,以及通信网络的路由策略及算法。通过比较交通网络和通信网络,发现基于全局信息的策略均好于基于局部信息的策略。然而由于受到网络规模的限制,基于局部信息的路由策略更适合应用在通信网络上。基于全局信息的路径选择策略更适合应用在交通网络上。     

基于数据挖掘的路网交通拥堵特征分析

交通拥堵的发生通常导致道路通行能力的下降和交通瓶颈的形成,对城市的经济和环境造成影响。对此利用大数据技术挖掘交通数据,通过聚类分析方法,构建交通指数数据集,进而对城市路网交通拥堵进行定量分析。研究表明,路网拥堵在工作日和周末存在差异,周数据具有周期性,在空间上总体呈现由点向线再到面的拥堵扩散过程。依据拥堵的时空特征,分析了路网的拓扑结构和流量的复杂性,为城市的可持续发展和交通优化提供一定的支持。     

一种增量式多目标优化的智能交通路径诱导方法

路径诱导是一种主动引导车辆合理分流来解决城市交通拥堵的方法.本文提出了一种基于增量搜索的多目标优化路径诱导方法.该方法首先利用图论法将复杂路网抽象为点线的赋权图,引入多目标优化变量,建立路网模型;然后在启发式搜索基础上引入增量搜索,结合全局规划和局部动态重规划,实现车辆的实时路径诱导.仿真结果表明该方法能有效地解决复杂路网中车辆的实时路径诱导问题.     

基于复杂网络的交通运输网络可靠性研究进展

从指标分布特性、小世界及无标度特性和可靠性3个方面论述了复杂网络在交通运输网络的研究进程和应用现状。从网络模型构建和复杂交通运输网络应用两个方面总结了现阶段复杂交通运输网络可靠性研究中存在的问题。研究表明,今后运输网络可靠性研究将从4个方面展开:模型构建过程中充分考虑各子网络及其他相关网络的影响;基于大数据分析构建动态有向网络模型;应用牵制理论控制提高网络可靠性;城市群及多中心城市复合复杂交通运输网络可靠性研究。     

基于图Transformer网络的城市路网短时交通流预测模型

针对城市路网短时交通流预测问题,在考虑路网交通状态时空相关性基础上,提出一种基于图Transformer（graph transformer,Graformer）的预测方法。该方法将多条路段的交通状态预测问题转化为图节点状态预测问题,针对区分相同结构的空间路网结构图,本文将带有边的图同构网络（graph isomorphism network with edges,GINE）和Transformer网络相结合,对交通状态在路网层面的时空相关性进行建模,从而实现城市路网短时交通流预测。具体来说,Graformer模型首先利用长短期记忆网络（long short-term memory,LSTM）对交通数据的时序信息进行预处理,接着采用基于GINE与Transformer的全局注意力机制提取交通数据的空间特征,最后实现路网各路段交通流的同步预测。通过使用PeMS数据集进行实验验证,结果表明提出的Graformer模型在各项性能指标上均优于对比模型,证明了其作为一种可靠且高效的路网短时交通流预测方法的有效性。     

考虑出行全过程的城市群多方式交通流分配模型与算法

为优化城市群旅客运输网络结构,提出了组合出行模式下城市群多方式交通流分配模型,研究网络均衡时城市群多方式旅客运输网络的流量分布状态.基于对城市群出行全过程的充分分析,利用超网络理论构建了城市群多方式交通超网络模型,将超网络的路段划分为上网路段、行驶路段、换乘路段和下网路段等4类,其中行驶路段包括城市交通网络上的行驶路段...     

城市道路交通拥堵自动判断算法研究

 与高速公路交通流特点相比较,从城市路网中交通流多数为间断流的特点出发,结合目前城市道路中所使用的交通流采集设备及信号控制设备,利用交通工程中交通流到达－离散模型对城市道路中不同类型的城市交通流进行分析,选择出符合交通流变化的数学模型对进入路段和驶出路段的交通流分别利用模型匹配,从而进行交通拥堵进行自动检测。这类算法的应用既为城市道路拥堵的自动判断提供了手段,又使得城市中所使用的智能交通设施发挥更广泛的作用。     

基于博弈论组合赋权云物元模型的城市道路交通系统风险评价

为保障城市道路交通系统安全运行,降低城市交通事故发生概率,提出一种基于博弈论组合赋权云物元城市道路交通系统风险评价模型。从城市道路交通系统风险因素出发,结合《城市道路交通管理评价指标体系》,选取实习期驾驶员比例等15个风险评价指标,构建“人-车-道-环”评价指标体系。基于云物元模型,解决评价指标中存在模糊性与随机性的问题,同时采用博弈论将C-OWA有序加权算子处理的专家打分值和改进熵权法求出的权重进行组合优化,围绕待评物元与风险等级之间的隶属度,计算得出风险等级。将该模型应用于我国西部某城市A道路交通系统,展开风险评价,同时将该模型的评价结果与C-OWA云物元模型和熵权云物元模型的评价结果进行对比。结果表明:该模型得出城市A道路交通系统中各指标风险评价结果与实地走访调研结果及实际情况基本一致,且博弈论组合赋权云物元城市道路交通系统风险评价模型更加具有实用性和有效性,可为城市道路交通系统风险评价提供新思路。     

城市轨道交通网络鲁棒性分析

为保障城市轨道交通运输网络的安全运营,使城市轨道交通网络改、扩、建优化策略更具有针对性,提升网络抗毁能力。通过复杂网络理论构建城市轨道交通网络路网模型,该模型引入虚拟换乘边概念,便于准确地描述网络中边的权重,并通过提出改进的边权函数以及交通流动态分配原则,建立了网络级联失效模型。以郑州市城市轨道交通网络进行了实证分析,结果表明:改进后的城市轨道交通网络级联失效模型能更为准确地仿真网络级联失效过程;网络在选择性攻击和随机性攻击下选择性攻击网络所呈现的鲁棒性较差。可见对于城市轨道交通网络优化时,应该重视提升关键节点的鲁棒性,实现网络高效运转。