本文關(guān)鍵詞：城市軌道交通樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建模與仿真研究

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【摘要】：隨著我國城市軌道交通系統(tǒng)的高速發(fā)展,城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運營格局已逐步形成。城市軌道交通樞紐作為城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點,其內(nèi)部集散功能結(jié)構(gòu)已經(jīng)演化成為較為復(fù)雜的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系。由于受到所屬城市的經(jīng)濟、文化和政策等多種因素的影響,不同地域的城市軌道交通樞紐內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能存在差異性,進而作用于網(wǎng)絡(luò)客流并使其表現(xiàn)出不同的交通行為和流量特征。如何系統(tǒng)化和定量化地描述城市軌道交通樞紐內(nèi)部集散結(jié)構(gòu)功能網(wǎng)絡(luò),針對性地研究該網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)特性、動力學(xué)性質(zhì)以及網(wǎng)絡(luò)可靠性,表征網(wǎng)絡(luò)"結(jié)構(gòu)-能力-流量-動態(tài)服務(wù)水平"之間的相互作用關(guān)系,進而對樞紐內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計和運輸能力配置的合理性以及網(wǎng)絡(luò)動態(tài)服務(wù)水平進行評價等已然成為當前亟待解決的關(guān)鍵問題。基于此,本文面向城市軌道交通樞紐內(nèi)部客流集散復(fù)雜環(huán)境開展針對性研究,在分析和總結(jié)國內(nèi)外關(guān)于城市軌道交通樞紐結(jié)構(gòu)和功能特性以及客流集散等相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,立足復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的視角,建立符合城市軌道交通樞紐結(jié)構(gòu)、功能和流量特性的集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系,提出層次化、系統(tǒng)化和定量化的樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)屬性測度及可靠性分析方法,構(gòu)建面向網(wǎng)絡(luò)可靠性和面向動態(tài)服務(wù)水平評價的樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真方法并開展實例分析與驗證,旨在形成城市軌道交通樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建模與仿真的相關(guān)理論和方法。本文的主要工作如下:(1)提出了城市軌道交通樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建模與仿真研究體系框架。本文在系統(tǒng)地闡述了與本研究直接相關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上,采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的理論與方法,提出了城市軌道交通樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的概念,構(gòu)建了城市軌道交通樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建模與仿真研究體系框架。(2)構(gòu)建了城市軌道交通樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層次化模型,提出了網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)屬性、靜態(tài)運輸能力屬性、動態(tài)客流服務(wù)屬性的測度方法。從"設(shè)施布局-客運組織-旅客集散"的角度,建立了涵蓋集散實體拓撲網(wǎng)、集散運輸能力網(wǎng)、集散服務(wù)功能網(wǎng)等三個層次的樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層次化模型,對應(yīng)提出了表征網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)屬性、靜態(tài)運輸能力屬性、動態(tài)客流服務(wù)屬性的測度指標體系和形式化表達。(3)提出了涵蓋網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)性、網(wǎng)絡(luò)生存性、網(wǎng)絡(luò)有效性等動力學(xué)性質(zhì)的樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可靠性分析方法。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性、能力可靠性和服務(wù)可靠性等三個層次出發(fā),設(shè)定了網(wǎng)絡(luò)可靠性的基本內(nèi)涵和蓄意攻擊策略,提出了樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可靠性的測度指標、定義及形式化描述,形成了蓄意攻擊下的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、動力學(xué)行為與動態(tài)流量特征之間的相互關(guān)系。(4)構(gòu)建了面向網(wǎng)絡(luò)可靠性和面向動態(tài)服務(wù)水平評價的樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真總體框架,對應(yīng)設(shè)計了仿真流程和實現(xiàn)方法,形成了樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)"結(jié)構(gòu)-能力-流量-動態(tài)服務(wù)水平"之間的相互作用關(guān)系。其中,在給定客流規(guī)模與時空分布的條件下,針對網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計和靜態(tài)運輸能力配置進行合理性評估,形成了面向網(wǎng)絡(luò)可靠性的仿真研究方法;同時,在給定網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)和靜態(tài)運輸能力,以及客流規(guī)模與時間分布的條件下,針對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)客流的實時負載強度和動態(tài)服務(wù)水平進行動態(tài)評價,形成了面向動態(tài)服務(wù)水平評價的仿真研究方法。(5)選取典型城市軌道交通樞紐開展實證分析,系統(tǒng)地驗證了本文所構(gòu)建的樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層次化模型和測度指標體系的有效性,以及樞紐集散服務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真方法的合理性;體現(xiàn)了研究成果在樞紐規(guī)劃設(shè)計階段和實際運營階段的應(yīng)用價值;并結(jié)合實證分析結(jié)果進一步探討了仿真優(yōu)化策略。本文研究成果有效充實了我國城市軌道交通樞紐的相關(guān)理論基礎(chǔ)和技術(shù)方法體系,為深入地研究樞紐內(nèi)部客流集散環(huán)境提供了理論依據(jù),為有效地評估樞紐內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計和運輸能力配置的合理性以及網(wǎng)絡(luò)動態(tài)服務(wù)水平提供了技術(shù)手段,為我國城市軌道交通樞紐的規(guī)劃設(shè)計和實際運營提供有益參考,對保障我國城市軌道交通系統(tǒng)的安全、高效和可靠運行具有重要的理論價值和現(xiàn)實意義。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U239.5
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本文編號：1303420