基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)可靠性研究.pdf

1、城市現(xiàn)代化進程日益加快，越來越多的人涌向中心城市生活，居民生活水平不斷提升，人均汽車保有量逐年迅速增長，這些現(xiàn)狀給當(dāng)前城市道路交通帶來了重大負擔(dān)。此外，城市交通需求復(fù)雜且現(xiàn)有交通方式種類繁多、混合存在，道路網(wǎng)絡(luò)作為承載這些交通方式的載體，面臨著巨大壓力。然而，城市現(xiàn)有道路網(wǎng)絡(luò)受地理空間約束、擴展有限，只有充分發(fā)揮既有道路的效能，且必須保證這些道路的完整、有效，才能滿足正常的交通需求。因此，對當(dāng)下城市道路網(wǎng)絡(luò)進行科學(xué)分析、準(zhǔn)確判斷、合理預(yù)

2、測及及時完善顯得尤為重要。同時，為了實現(xiàn)城市交通“多、快、好、省”的綜合目標(biāo)，務(wù)必要確保該城市的道路網(wǎng)絡(luò)能給出行者提供基本的可靠出行，以及當(dāng)有意外情況發(fā)生時仍能保證該出行者順利完成出行任務(wù)。因而，在現(xiàn)代城市發(fā)展進程中，為最大限度保障城市交通系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高交通服務(wù)水平，加強對城市道路網(wǎng)絡(luò)的可靠性研究將不容小覷。
　　本文使用目前應(yīng)用較為廣泛的兩種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)建方式即主方法和對偶法，分別建立蘭州市城關(guān)區(qū)部分道路網(wǎng)的兩種網(wǎng)絡(luò)模型

3、。借助Pajek軟件比較了兩種網(wǎng)絡(luò)模型所呈現(xiàn)出的不同的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計特性，證明了主方法構(gòu)建的實例路網(wǎng)屬于隨機動態(tài)模型，而對偶法構(gòu)建的實例路網(wǎng)模型其度分布表現(xiàn)出冪律特性，因而屬于無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型。文中選用了對偶法構(gòu)建的道路網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，同時根據(jù)路網(wǎng)的抗毀性與恢復(fù)性綜合分析路網(wǎng)的可靠性，并選擇網(wǎng)絡(luò)效率及相對變化量為衡量指標(biāo)。在抗毀性分析中，分別采用隨機性攻擊策略和選擇性攻擊策略對路網(wǎng)實現(xiàn)模擬攻擊，在恢復(fù)性分析中，針對每一種攻擊方式都使用了選擇性恢復(fù)

4、策略和隨機性恢復(fù)策略對路網(wǎng)實現(xiàn)模擬恢復(fù)，結(jié)果表明，對偶法構(gòu)建的蘭州市城關(guān)區(qū)實例路網(wǎng)對隨機性攻擊表現(xiàn)出較強的適應(yīng)能力，而對選擇性攻擊卻表現(xiàn)出相對的脆弱性，從而進一步驗證了對偶法構(gòu)建的蘭州市城關(guān)區(qū)所選區(qū)域路網(wǎng)呈現(xiàn)出無標(biāo)度特性。最后，引入數(shù)據(jù)場中的拓撲勢理論，將抗毀性與恢復(fù)性進行了有機結(jié)合，并依次計算了每條道路的可靠性拓撲勢值用以評判該道路可靠性的相對大小，同時也根據(jù)可靠性的相對大小值找出了路網(wǎng)中的關(guān)鍵路段。
　　與現(xiàn)有文獻不同的是，本

5、文在設(shè)置選擇性攻擊算法時，不是直接依據(jù)節(jié)點度的大小進行逐次攻擊，而是先計算了每個節(jié)點的節(jié)點度拓撲勢值，然后按照該拓撲勢值從大到小實現(xiàn)了仿真攻擊，這樣設(shè)計的算法考慮了每個節(jié)點對周圍節(jié)點由近及遠不同程度的影響，以便更準(zhǔn)確判斷各節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的重要程度。此外，通過依次計算每個節(jié)點的抗毀性相對大小值及恢復(fù)性相對大小值，代入改進的拓撲勢公式，得出節(jié)點的可靠性高低跟節(jié)點的度大小并不完全成正比關(guān)系，且結(jié)論是，當(dāng)兩個節(jié)點的度大小相差很大時，度越大，可靠性