基于复杂网络的交通阻抗模型研究

针对城市道路交通拥堵及路网道路使用不合理的交通现状,将影响交通阻抗的因素分为交通流特性和路网结构特性两大类;结合ArcGIS、UCINET以及Matlab等工具,通过复杂网络理论量化网络结构特性对交通阻抗的影响;采用节点收缩方法从结构上确定其对交通阻抗的影响,并与BPR路阻函数相结合,建立综合阻抗的参数模型;根据熵权法来确定模型中的ψ、ω两个参数值。最后以天津市部分城市道路网络为例,进行实例验证,结果表明综合阻抗算法更精确地表征了城市道路网络的交通阻抗。     

基于单线模型的交通车载电子地图

针对车载导航系统的需要,提出了一种基于单线模式的车载电子地图模型。该模型采用分层管理,对核心的路网结构采用单折线表示道路,节点表示路口,用形值点表示道路的形状,通过有序节点对和道路对的方式来表示交通限制信息。整个地图数据库可以由节点集、道路集和转弯限制集3个集合来描述实现。该模型可以清晰准确地描述道路网络结构及其相关的交通限制信息。试验表明:这种电子地图能很好地支持寻路以及路径导航功能,存储空间较小,非常适合于车载导航使用。     

权重演化的加权网络节点重要性评估方法

节点重要度评估是研究网络可靠性和抗毁性的重要内容。针对现行方法在评价动态加权网络中的不足,提出了一种利用节点重要度贡献矩阵评价加权网络关键节点的方法,该方法综合考虑了节点位置以及邻接点贡献信息,认为每个节点对邻接点重要度的贡献与该节点的点权有关,选取节点效率作为NICM重要性初始值,能针对权值演化不断更新评估矩阵,最后与介数法、节点收缩法进行了对比分析,结果表明该方法可行有效。     

交通运输网络节点重要度评价体系研究

节点重要度评价是交通运输网络规划的基础性工作.交通运输网络是复杂加权网络,它的节点重要度不仅与路网拓扑结构有关,还与阻抗和运输能力密切相关.借鉴复杂网络和通信网络的研究成果,结合交通运输网络特性,提出交通运输网络的节点重要度应该从拓扑结构、最短路径和运输能力三个层次上分析.并根据交通分担率和失效后果来界定节点重要度,分别引入和建立了相应的重要性指标,形成较为完整的评价指标体系.     

网络失效条件下的北京市城市道路交通网络统计特征分析

为获知城市道路交通网络的结构和网络特性,根据实际的拓扑和交通流数据,采用原始法进行建模,将路口抽象为节点,将路段抽象为网络的连边,构建城市道路交通网络模型。通过MATLAB和pajek计算,分析了道路抽象、基础设施和动态交通3种网络的统计特征。对基础设施和动态交通网络的强度分布的分析,证实了北京市城市道路网络中的这两种网络均为无标度网络;通过计算基础设施网络的节点强度和介数等特征指标,获知了北京市城市道路的重要路口和路段。最后,仿真分析了3种网络在不同网络失效条件下的重要统计特征,结果表明北京市城市道路基础设施和动态交通网络既具有鲁棒性又具有脆弱性。     

预防城市公交网络拥堵效应的阻抗增加策略

为有效预防和减弱城市路网发生大规模拥堵时路网拥堵效应的传播,制定及时有效的交通疏导方案。基于道路交通网络级联失效,提出一种增加路段阻抗预防和减弱路网拥堵效应的策略,通过增加某些经常性堵塞路段的阻抗,降低这些路段的交通出行量,防止路段发生级联失效,保证路网的畅通。并通过试验分析路段阻抗增加对拥堵效应作用的不定性影响,建立阻抗增加路段和阻抗增加最优值的确定模型,从而使得交通疏导策略更具科学性和合理性。以某城市路网为例,通过改变不同路段阻抗增加系数ε,观察网络阻塞程度指标J的变化。实验表明,对比不同饱和度大小的路段阻抗增加策略,通过增加饱和度最大的失效路段阻抗能够有效降低路网的阻塞程度。该方法可以有效地预防和减弱城市道路网络拥堵效应,为制定及时有效的交通疏导方案提供参考。     

面向驾驶员个性化需求的动态路径诱导方法

基于物理规划的思想,研究面向驾驶员个性化需求的动态路径诱导方法.首先,分析个性化动态路径诱导问题,构建路段交通阻抗的个性化评价指标体系;然后,基于物理规划思想,进行个性化动态路径诱导:面向驾驶员对道路的“可行性”需求动态确定交通路网搜索的几何空间;面向驾驶员对道路的“偏好性”需求,对几何空间内的交通路网阻抗进行个性化评价;面向驾驶员对道路的“最优性”需求,基于Dijkstra算法在动态交通路网中进行最优路径搜索;当路网中的交通阻抗发生变化时,及时更新路网信息,重新搜索从车辆当前位置到目的地的最优路径.研究结果表明:该方法既能体现驾驶员的个性化需求;仿真算例验证了该方法的有效性和可行性.     

拓扑理论下乡村路网布局算法设计

乡村振兴背景下,乡村居民出行需求和乡村路网布局理论建设极为重要。为了提高乡村路网效率,设计基于拓扑理论的乡村路网布局算法。该方法考虑径向网络的拓扑结构,并计算了城乡交通的特征。根据特征计算结果,采用灰度相关分析方法计算了交通节点重要性指标的目标权值。结合交通节点的动态聚类结果,构建乡村道路布局规划模型,并以出行时间为目标求解该模型,完成布局规划算法的设计。结果表明,该算法在提高效率的基础上,较传统的样条法和GIS-TransCAD法,能够有效地改善城乡道路分布的平衡性和连通性。     

基于交通仿真的雾霾天气后高速路网消散

为提高雾霾天气后高速路网运行效率,研究了收费站节点放行策略与路网运行效率的关系。首先,将区域高速路网中的收费站作为节点,综合考虑节点空间重要度、功能重要度、位置重要度等因素建立节点优先度计算模型;其次,根据计算得到节点优先度值来确定恶劣天气后节点恢复交通分批放行的优先级;进而采用VISUM宏观交通建模与VISSIM微观交通仿真相结合的区域路网动态交通分配仿真方法,计算节点分批放行消散策略对高速路网总行驶时间、路网平均车速、路网总延误、车辆平均延误等运行效率指标的影响规律;最后,以雄安新区为中心、50 km为半径的区域高速路网进行实例验证,仿真分析以节点优先度值作为路网节点制定交通控制策略依据的可行性,并评价雾霾天气后区域高速路网内5种车辆消散策略与高速路网运行效率的关系。结果表明:以节点优先度为指标,制定节点分批放行策略可很大程度提高雾霾天气后区域高速路网的运行效率,路网采取节点分批放行的最优策略4比自由放行策略2平均车速提高了20.97%,车辆的平均延误降低了67.82%,路网的总延误减少了72.53%;节点优先度前40%节点优先放行策略的路网运行效率优于前20%节点、前60%节点优先放行策略,路网中车流饱和度水平平缓递增比急剧增加对整个区域路网的运行效率更加有利。采用优先度来确定节点出现雾霾后的放行顺序和策略具有可行性。     

基于WGN算法的城市路网拥堵路段诊断分析

为了分析城市道路交通拥堵问题,利用WGN(weighted Girvan-Newman)算法从中观路网结构角度出发,以道路网络的结构性质为依据,通过模块度分析对城市道路网络进行组团划分,找出路网结构中的关键性路段,再以小区间OD(origin-destination)量作为权重,根据路段加权后的介数值判断路网中的拥堵路段,为后续的交通规划和研究分析做铺垫。结果表明:诊断出的拥堵路段与实际交通运行情况吻合,说明路网结构不合理是造成道路供给不均衡的重要原因。可见,研究结果可以对规划路网的潜在问题做出预判,并及时采取措施缓解拥堵。     

北屯市道路交通系统抗震可靠性的分析

为了达到现代化城镇道路交通系统的抗震减灾目标,依据网络可靠性分析理论,以新疆新兴城市北屯市的道路交通网络模型为研究对象,采用道路单元可靠性分析方法,分析了北屯市现有道路的抗震可靠现状,并在此基础上采用蒙特卡罗随机模拟技术,以医疗救护系统连通可靠度为评价指标,计算了不同烈度下交通网络中各个节点与医疗救护点间的连通可靠度,找出了城市交通网络系统中存在的薄弱环节,并有针对性地提出了一些建议,可为北屯市道路交通系统的防震减灾规划提供参考。     

车流在交叉口分流向延误的最短路径及算法

以往最短路径的定义及其算法只考虑路段上的走行时间，没有考虑节点的延误，这对城市道路网是不适合的。用相邻节点向理描述了节点的相对方位，定义了次步节点的概念，给出了不同流向车流延误的数学表达，在此基础上重新定义了道路网的最短路径，并探讨了它的算法。     

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。     

一种通信网络节点重要性的计算公式

针对基于节点的移除可能导致网络拓扑结构变化的不足,提出了一种确定通信网络节点重要性的评价公式.该公式综合考虑了节点在网络中的全局性影响,能精确地评价网络节点重要性,尤其对解决卫星网络的节点重要性评价方面.该计算公式定义了网络中节点重要性取决于该节点在网络中的位置信息和其他节点对该节点的贡献度.节点的位置由节点介数确定,其他节点对该节点的贡献度与其他节点的介数及紧密度相关.利用该公式对典型网络的节点重要性进行分析,并与其他评价方法进行对比,结果表明,该公式能精确并正确评价节点对网络的控制能力.     

城市道路网络演变模型

为了探寻城市道路网络的内在演变规律,基于叶脉生长模型,提出了道路网络演变模型,分析路网中节点的生成规律;根据道路网络的特点,提出生成节点与已有路网的连接规则.以上海市浦东新区为研究对象,研究节点新增比例与经济、人口等指标的关系,提出了节点新增比例模型.按照提出的演变模型,模拟研究年的道路网络,对比实际路网和模拟路网的一些复杂网络指标.结果表明,该模型能较好地模拟实际路网的变化.     

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。     

一种用于道路交通的无线传感网拓扑结构

无线传感器网络在道路交通监控中的应用日益广泛.在公路带上形成无线传感器网络拓扑结构时，传统的做法是将结点随机放置在公路带上，这种做法不仅消耗了大量结点能量，且降低了整个网络的吞吐量.本研究提出了一种新的用于道路交通的无线传感网拓扑结构.该拓扑结构采用了新的数据帧传输格式和线形置放策略，从而可减少网络负载量和冗余信息的传输.仿真结果表明，该策略可以节省结点的能耗，有效延长网络的生存时间，提高网络的吞吐量.     

基于特征聚类的给水管网压力监测点优化布置

为了及时发现城市给水管网中的漏损、爆管等问题,需要在管网中布置压力监测点.现阶段通常依据各节点压力值的相似程度实现压力监测点的布置.针对上述方法未考虑管网节点空间属性的问题,作者提出一种给水管网压力监测点的优化布置方法.该方法通过选取节点的坐标、影响度和压力的标准差3个特征属性构建节点特征矩阵,再利用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)算法对节点特征矩阵进行聚类分析,依据聚类结果最终确定压力监测点的位置和数量.仿真实验结果表明:该方法有效地保证聚类后归属同一类的节点在管网中是连通的,选取的压力监测点空间分布均匀,为实际管网中压力监测点的布置奠定了良好基础.