【摘要】：在城市道路交通網(wǎng)絡(luò)中,因惡劣天氣、交通事件等原因,可能造成一個或少數(shù)幾個關(guān)鍵路段或路口失效,這些失效路段或路口會通過路段、路口間的相互關(guān)聯(lián)引起其它路段或路口發(fā)生故障,形成連鎖效應(yīng),最終導(dǎo)致交通網(wǎng)絡(luò)局部或全部崩潰,這種現(xiàn)象就是城市道路交通網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)失效。隨著交通需求的迅猛增長,交通擁堵越來越頻繁,道路交通網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效的可能性越來越大、破壞程度也越來越嚴(yán)重。本文以構(gòu)建的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效模型為基礎(chǔ),研究路網(wǎng)容量、關(guān)鍵節(jié)點及級聯(lián)失效的控制策略,主要研究工作包括：1.城市道路交通網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效“容量-負(fù)荷”模型研究首先分析城市道路交通網(wǎng)絡(luò)特性,包括城市道路交通網(wǎng)絡(luò)雙層結(jié)構(gòu)特性、出行者路徑選擇特性、路段擁擠效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,對現(xiàn)有容量-負(fù)載級聯(lián)失效模型進(jìn)行改進(jìn),構(gòu)建了兩個城市道路交通網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效模型。模型一：節(jié)點或路段一旦過載立即刪除,簡稱城市道路交通網(wǎng)絡(luò)ML模型；模型二：節(jié)點或路段過載仍不刪除,只降低鄰居路段通行能力,簡稱城市道路交通網(wǎng)絡(luò)CLM模型。2.考慮級聯(lián)失效(擁堵傳播)影響的路網(wǎng)容量研究考慮到交通擁堵的傳播將引起路網(wǎng)容量的動態(tài)變化,同時,交叉口或路段容量的變化將影響擁擠傳播的后果。本文建立了考慮級聯(lián)失效的路網(wǎng)容量雙層規(guī)劃模型,下層模型為刻畫城市道路交通網(wǎng)絡(luò)擁堵傳播過程的級聯(lián)失效模型,上層模型確定一定服務(wù)水平下路網(wǎng)能承擔(dān)的最大交通需求,其中路網(wǎng)服務(wù)水平根據(jù)路網(wǎng)阻塞程度評定。然后,基于迭代優(yōu)化設(shè)計了雙層規(guī)劃模型的啟發(fā)式求解算法。最后,對該模型進(jìn)行了試驗分析,探討交通擁堵的傳播對路網(wǎng)容量的影響。3.基于級聯(lián)失效ML、CLM模型的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點的識別城市道路交通網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點或路段的失效可能導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的崩潰,為此可提前對關(guān)鍵節(jié)點或路段實施保護(hù),預(yù)防大規(guī)模級聯(lián)失效的發(fā)生。本文提出不同級聯(lián)失效模型下(本文提出的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)ML模型、城市道路交通網(wǎng)絡(luò)CLM模型)關(guān)鍵節(jié)點(路段)識別的方法及步驟。試驗分析表明,不同級聯(lián)失效模型下關(guān)鍵節(jié)點識別存在一定的差異性,并提出了綜合采用多種級聯(lián)失效模型進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(路段)識別,以提高關(guān)鍵節(jié)點(路段)識別的準(zhǔn)確性。4.從道路網(wǎng)絡(luò)和出行網(wǎng)絡(luò)出發(fā)研究城市道路交通網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效的控制策略城市道路交通網(wǎng)絡(luò)具有雙層網(wǎng)絡(luò)性質(zhì),其級聯(lián)失效的控制措施可分別從道路網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和出行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化兩方面展開。本文提出三種控制城市道路交通網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效的策略,(1)路口和路段關(guān)閉策略,設(shè)計“直接連接節(jié)點”的節(jié)點關(guān)閉策略和“重要路段”上游路段的關(guān)閉策略來控制級聯(lián)失效規(guī)模,并構(gòu)建了關(guān)閉策略算法流程,該流程擴(kuò)展性好,同時適于節(jié)點、路段的單獨關(guān)閉策略和混合關(guān)閉策略。(2)交通誘導(dǎo)策略,提出了一種基于“誘導(dǎo)阻抗函數(shù)“的交通誘導(dǎo)策略,并通過試驗分析該策略的有效性。(3)交通需求管理及控制,①提出了考慮提高出行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的匹配程度的出行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略,并通過試驗分析,證明該策略能有效緩解道路網(wǎng)絡(luò)擁堵程度；②提出了考慮級聯(lián)失效的出行需求控制策略,并通過試驗分析,證明該策略能有效控制城市道路交通網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)實效的大規(guī)模蔓延。
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【學(xué)位授予單位】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U491
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本文編號：2374697