高速公路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論——基于網(wǎng)絡(luò)的綜合方法.pdf

1、近年來(lái)隨著我國(guó)逐漸加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資，高速公路的建設(shè)也達(dá)到了空前的規(guī)模，高速公路路網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步形成。高速公路在給人們帶來(lái)現(xiàn)代交通高效、快捷的全新感受的同時(shí)，也以高事故率、驚人的事故傷亡困擾著公路的管理者和使用者。然而，從目前現(xiàn)有的研究成果來(lái)看，尚缺乏一套較為完整的、面向全局的路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法為道路的管理者提供決策支持。在路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)影響因素分析層面，現(xiàn)有的路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法僅針對(duì)單個(gè)影響因素或者幾個(gè)影響因素進(jìn)行探討，尚不能從多尺度、多層次

2、來(lái)表征路網(wǎng)的交通安全狀況;在路網(wǎng)結(jié)構(gòu)特征層面，尚沒(méi)有一種方法能夠在綜合考慮路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)估。本論文針對(duì)以上這些問(wèn)題，結(jié)合國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目課題——“交通安全信息集成、分析及平臺(tái)構(gòu)建技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范應(yīng)用”，對(duì)高速公路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法進(jìn)行了深入研究。
　　本文首先結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從“人—車(chē)—路—環(huán)—管”五個(gè)方面闡述了高速公路交通安全影響因素，建立了直接、間接和綜合選

3、取三類安全影響要素的選取依據(jù)，研究了安全影響要素的形式化表達(dá)方法，為下一步利用安全影響要素描述高速公路路網(wǎng)屬性奠定了基礎(chǔ)。
　　以高速公路網(wǎng)的實(shí)際功能特性和路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性質(zhì)為背景，對(duì)高速公路路網(wǎng)、基礎(chǔ)路網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)路網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件進(jìn)行了完整的形式化定義，并提出了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件、路網(wǎng)的靜動(dòng)態(tài)屬性的定義和計(jì)算模型，這些定義和模型可以全面綜合反映路網(wǎng)及其構(gòu)件的拓?fù)鋵傩浴⑽锢韺傩约敖煌饔绊懙褥o態(tài)和動(dòng)態(tài)性質(zhì)。
　　基于風(fēng)險(xiǎn)理論和高速公路網(wǎng)自身結(jié)

4、構(gòu)特點(diǎn)，給出了路網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)及路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)等概念的形式化定義，構(gòu)建了高速公路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)分析的理論和方法框架，明確了高速公路網(wǎng)安全性的內(nèi)涵及其與路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。
　　為了對(duì)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)及路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效度量和定量分析評(píng)估，分別定義了路網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度集、運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度集，并提出了這些測(cè)度的計(jì)算模型;其中結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度集主要從路網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性出發(fā)，包括基礎(chǔ)路網(wǎng)非均勻性測(cè)度、連通性測(cè)度和抗毀性測(cè)度三類測(cè)度;運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度集從路網(wǎng)交通

5、流特性參數(shù)出發(fā)，包括運(yùn)營(yíng)路網(wǎng)非均勻性測(cè)度、連通性測(cè)度和抗毀性測(cè)度三類測(cè)度。
　　基于對(duì)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度和路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度的分析，定性描述了各類風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度之間的相互關(guān)系，構(gòu)建了路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估的層次化關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu);采用ANP網(wǎng)絡(luò)分析方法，得到了路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)測(cè)度指標(biāo)的Shapley值，并根據(jù)最大Shapley熵原理計(jì)算得到測(cè)度指標(biāo)集的gλ模糊測(cè)度，最后運(yùn)用多重Choquet積分計(jì)算得到了路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值;為了明確路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)和路網(wǎng)安全性之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

6、，借助待評(píng)估路網(wǎng)近兩年的事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及K-means聚類方法，對(duì)路網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值進(jìn)行了聚類分析，劃分了路網(wǎng)安全性和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
　　將灰色動(dòng)態(tài)建模和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相結(jié)合，提出了基于灰色—小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多因素組合預(yù)測(cè)模型。該方法同時(shí)考慮了多個(gè)測(cè)度指標(biāo)對(duì)路網(wǎng)安全性預(yù)測(cè)的影響，深化了對(duì)系統(tǒng)演化規(guī)律的認(rèn)識(shí)，提高了預(yù)測(cè)精度，為多因素預(yù)測(cè)提供了一種新的實(shí)用方法。
　　最后，結(jié)合課題情況，以北京市高速公路網(wǎng)為背景，全面運(yùn)用本文提出的理論和