【摘要】：隨著城市規(guī)模的不斷膨脹,各類交通問題,諸如擁堵、效率低下等,日益突出,嚴重影響了城市道路交通系統(tǒng)的日常運行；城市道路交通系統(tǒng)中蘊含的問題為復雜系統(tǒng)理論和城市道路交通網(wǎng)絡的研究提供了新的機遇與挑戰(zhàn)。 城市道路交通系統(tǒng)的整體行為特征分析是該領(lǐng)域內(nèi)研究的難點與重點之一這一問題映射到復雜系統(tǒng)理論研究層次即涌現(xiàn)行為的形成與演進過程的特征分析,映射到城市道路交通網(wǎng)絡研究層次即網(wǎng)絡動態(tài)拓撲特征分析。從不同的抽象層次思考城市道路交通中的各種問題能夠使我們更清晰地認識到問題的本質(zhì)和發(fā)展方向。 本文在深刻理解復雜系統(tǒng)定義與基本屬性的基礎(chǔ)上,對涌現(xiàn)作了較為清晰的描述,并對涌現(xiàn)形成和演進過程進行初步探討,為理解復雜系統(tǒng)本質(zhì)提供了一種新的框架；同時,為進一步研究復雜系統(tǒng)涌現(xiàn)行為形成和演進過程提供理論依據(jù)。本文指出系統(tǒng)行為在某個時段內(nèi)受到系統(tǒng)狀態(tài)空間中若干涌現(xiàn)吸引子的共同作用,正是這種聯(lián)合作用使系統(tǒng)行為表現(xiàn)出了多個模態(tài)的特性,每個參與施加影響的吸引子都屬于某一種獨立的系統(tǒng)模態(tài)。在此基礎(chǔ)上,本文進一步提出了基于多模態(tài)特征的復雜系統(tǒng)動態(tài)性建模方法,該方法將多模態(tài)聯(lián)合作用的思想引入系統(tǒng)動態(tài)性建模,為研究復雜系統(tǒng)涌現(xiàn)行為的動態(tài)演進特征提供了一種新的理論指導；為具體應用領(lǐng)域的相關(guān)問題建模分析提供依據(jù)。 網(wǎng)絡化模型是城市道路交通領(lǐng)域研究最常用的表達方式之一；同時,復雜網(wǎng)絡是復雜系統(tǒng)領(lǐng)域相關(guān)研究重要分支之一。本文通過采用道路服務水平和交通不連通性等概念構(gòu)建了具有可變結(jié)構(gòu)的城市道路交通動態(tài)網(wǎng)絡模型及其擴展模型,其中后者將道路交通狀態(tài)的變化與網(wǎng)絡拓撲變化緊密關(guān)聯(lián)起來,使網(wǎng)絡拓撲更完整地反映真實交通流網(wǎng)絡的特性�；诒本┦械缆方煌鲾�(shù)據(jù)的實驗分析表明：城市道路交通網(wǎng)絡具有三個基本模態(tài)：靜態(tài)網(wǎng)絡模態(tài)、隨機網(wǎng)絡模態(tài)和無標度網(wǎng)絡模態(tài),這三種基本模態(tài)分別定義了對應的系統(tǒng)行為的演進規(guī)律,即模態(tài)子動態(tài)性。城市道路交通系統(tǒng)行為的演進過程受到這三種模態(tài)的聯(lián)合作用,在某個時段內(nèi)因為產(chǎn)生較為主要的影響而被用于表征該時段內(nèi)系統(tǒng)動態(tài)行為特征的被稱為主模態(tài)。當主模態(tài)產(chǎn)生的影響占優(yōu)覺得優(yōu)勢地位時,被稱為單一作用模式；否則為聯(lián)合作用模式；本文將模態(tài)的作用模式定義為七種,其中三個單一作用模式和四個聯(lián)合作用模式。模態(tài)對系統(tǒng)行為的演進過程產(chǎn)生影響的程度通過模態(tài)相似性測度計算方法獲得。 模態(tài)子動態(tài)性描述的目的是為了獲得某時段網(wǎng)絡行為受該模態(tài)作用而發(fā)生行為改變的程度。通過三種模態(tài)子動態(tài)性仿真演進,獲得某時段三組仿真演進網(wǎng)絡數(shù)據(jù),包括節(jié)點度分布及平均節(jié)點度等,通過模態(tài)相似性計算公式,獲得在任意時段內(nèi)網(wǎng)絡行為演進過程中各模態(tài)產(chǎn)生影響的程度,并以此來區(qū)分各模態(tài)的重要程度和模態(tài)的作用模式。 北京市道路交通網(wǎng)絡為多模態(tài)動態(tài)性建模實驗與分析提供了完整的數(shù)據(jù)支持；本文選取了具有代表性的五個時段作為考察對象進行了多模態(tài)動態(tài)性建模實驗。北京市道路交通網(wǎng)絡動態(tài)性建模與分析實驗表明：北京市道路交通網(wǎng)絡行為在一個以天為單位的周期內(nèi)呈現(xiàn)出多個模態(tài)共同作用的特征；在全天的各時段內(nèi),主模態(tài)所定義的動態(tài)性基本能夠描述北京市道路交通網(wǎng)絡的行為特征；基于多模態(tài)特征的動態(tài)性建模方法能夠?qū)⒈本┦械缆方煌ňW(wǎng)絡任意時段內(nèi)的網(wǎng)絡行為通過量化的方法進行解析,并指出各時段的主模態(tài)、模態(tài)作用模式及主要行為特征,該方法所定義的動態(tài)性建模方法為以北京市道路交通網(wǎng)絡為代表的城市道路交通網(wǎng)絡的動態(tài)性建模及行為分析提供了建模與分析工具,同時該方法為分析復雜系統(tǒng)涌現(xiàn)行為的演進規(guī)律及動態(tài)特征提供了建模與描述工具。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：U491;N945.12

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號：2619898