基于出行者擇路策略的城市路網結構優(yōu)化策略研究.pdf

1、近年來，隨著我國經濟的飛速發(fā)展和城市化建設速度的加快，交通需求量和強度的增長促使城市路網的規(guī)模不斷擴大，交通擁堵程度也逐漸加劇，這種情況下，如何保證車輛的正常和高效運輸就成為了越來越緊迫的問題。我們知道，城市交通系統(tǒng)是個典型的復雜系統(tǒng)，因此，要解決城市交通擁堵問題，就要采用系統(tǒng)科學理論的方法對整個路網中出行者的擇路行為和網絡結構的優(yōu)化策略進行研究。鑒于此，本文首先對城市路網的結構特性及可靠性進行了分析，隨后基于路徑選擇策略分析了出行者的

2、平均出行效率，并在擇路行為分析的基礎上分別確定了采用對偶法和采用主方法建模的城市路網的節(jié)點重要度，最后分別提出了針對采用對偶法建模的城市路網的基于節(jié)點重要度的節(jié)點擴容策略和針對采用主方法建模的基于節(jié)點重要度的加邊策略。具體研究內容如下:
　　(1)城市路網結構特性及可靠性分析。以德陽市路網為例，在分別運用采用主方法和對偶法對城市路網建模的基礎上，通過計算網絡的特征值指標對德陽市路網的結構特性進行了實證研究。隨后，采用子圖數、最大連

3、通子圖規(guī)模以及網絡效率作為衡量網絡脆弱性的指標。最后，在路網節(jié)點隨機攻擊和蓄意攻擊兩種情境下，對德陽市路網的脆弱性進行了研究。
　　(2)基于路徑選擇策略對出行者的平均出行效率進行研究。在提出符合城市道路交通網絡特性的出行者路徑選擇策略的基礎上，對網絡中任意OD對中出行者的平均出行效率進行了研究。考慮到出行效率受所選出行路徑和節(jié)點流量波動的影響，通過定義節(jié)點流量，以采用對偶法建模的德陽市路網為例進行了模擬仿真，通過分析平均出行效率

4、最小值變化曲線的變化趨勢，對擇路行為權重參數與流量波動范圍參數和出行者的平均出行效率間的關系進行了研究。
　　(3)針對采用對偶法建模的城市路網，提出了基于節(jié)點重要度的節(jié)點擴容模型，并對其改善效果進行了研究。針對采用對偶法建模的城市路網，在對出行者擇路行為分析的基礎上，提出了有效頻次的這一動態(tài)指標，并通過選擇多屬性指標，采用基于信息熵的多屬性節(jié)點重要度綜合評估方法，計算了城市路網中節(jié)點的重要度。在分析節(jié)點重要度的基礎上，提出了改善

5、節(jié)點容量的模型，同時提出了三種其它改善策略用于和本文所提策略進行比較，最后以采用對偶法建模的德陽市路網為例，進行了模擬仿真，通過分析不同改善策略下出行者平均出行效率的變化、各種策略的收益比以及級聯失效下各種策略性能變化，對所提策略的有效性和正確性進行了驗證。
　　(4)針對采用主方法建模的城市路網，提出了基于節(jié)點重要度的節(jié)點加邊策略，并對其改善效果進行了研究。針對以主方法建模的城市路網，通過采用基于信息熵的多屬性節(jié)點重要度綜合評價

6、對路網中各節(jié)點重要度進行分析，將節(jié)點按照節(jié)點重要度排序。在此基礎上，提出基于節(jié)點重要度的加邊策略。為了驗證所提策略的有效性和正確性，同時提出了隨機加邊策略作為對比策略，并以采用對偶法建模的德陽市路網為例進行了模擬仿真。通過與未加邊之前出行者平均出行效率最小值變化曲線隨流量波動范圍參數變化的情況相比，分析了增加邊數的數量與出行者平均出行效率間的關系，以及增加不同邊數下網絡結構特征值的變化情況，對基于節(jié)點重要度的加邊策略的正確性和有效性進行

7、了驗證。
　　綜上所述，本文以城市路網結構特性和可靠性為基礎，通過對城市路網中出行者擇路行為的分析，并結合網絡的結構特性指標，采用基于信息熵的多屬性節(jié)點重要度評估方法，分別確定了分別采用對偶法和主方法建模的城市路網中節(jié)點的重要度，并在此基礎上提出了采用對偶法建模的城市路網基于節(jié)點重要度的節(jié)點擴容策略，以及采用主方法建模的城市路網基于節(jié)點重要度的節(jié)點加邊策略。最后以德陽市路網為例，分別進行模擬仿真，對網絡結構優(yōu)化后的出行者的平均出行