基于復雜網絡的城市交通擁堵傳播及控制策略研究.pdf

1、城市交通網絡是城市繁榮的基礎，它的正常、高效運行對居民正常生活、物流運輸和經濟發(fā)展都具有重要意義。然而，隨著城市的發(fā)展，城市交通網絡的已有供給水平逐漸不能滿足新的交通需求，伴隨而來的交通擁堵問題嚴重影響著人們的生活水平，制約著城市的發(fā)展，并由此引發(fā)了一系列社會和環(huán)境問題。為了預防和緩解城市交通擁堵，需要從整個交通網絡的角度來認識交通擁堵的形成、傳播和消散的規(guī)律，進而指導交通規(guī)劃、交通管理和交通控制。
　　城市交通系統(tǒng)的實際運行受到

2、多方面因素的共同作用，是一個開放的復雜巨系統(tǒng)。以往的研究大多以簡單的規(guī)則格子網絡為基礎，運用交通流相關理論對網絡上的交通運行進行模擬，但其并不能充分反映出城市交通網絡的復雜特性。新興的復雜網絡理論側重于分析網絡的結構與其動力學行為之間的相互影響關系，為研究城市交通擁堵提供了一個新的角度。然而在應用復雜網絡相關理論研究城市交通問題時，現有研究大多采用靜態(tài)的用戶均衡配流，這并不能反映出網絡擁堵狀態(tài)間的動態(tài)演進過程，不利于發(fā)掘交通擁堵的傳播機

3、理。
　　因此本文結合交通網絡的實際特點，以復雜網絡理論為基礎構建城市交通網絡模型，通過對經典元胞傳輸模型進行調整，模擬了不同供需結構下交通流在網絡上的演進過程，分析了網絡擁堵的時空特征和傳播規(guī)律，進而提出了一種有效的擁堵控制策略。具體來說，本論文的研究內容主要包含了以下幾個方面：
　?。?）根據城市交通的實際特點，將城市交通網絡分成了上層的需求網絡和底層的道路網絡。根據上、下兩層網絡形成的特點，比對典型復雜網絡的演化特征，

4、選擇適應度模型生成無標度網絡作為上層需求網絡的模型；分別選擇規(guī)則網絡、小世界網絡、隨機網絡和格子網絡作為底層道路網絡的模型。上層和底層網絡互相結合能較好地反映出實際交通網絡的運行特征。
　　（2）根據研究需要對元胞傳輸模型進行調整，通過對車輛起訖點的設置將上層節(jié)點間的需求關系映射到路網交通流的加載，實現了需求網絡與底層路網的有機結合。模型車輛路徑的選擇根據動態(tài)的交通路況進行，同時考慮了交通流在實際運行中存在的回滯現象和交叉口渠化，

5、使車輛的加載和運行與實際情況更貼近。
　?。?）采用節(jié)點車輛產生率反映交通需求強度，結合上層需求網絡和底層不同結構道路網絡的拓撲特征，運用元胞傳輸模型研究了各路網上常發(fā)性交通擁堵的擁堵規(guī)模和擁擠延誤隨需求強度的演變關系；仿真分析了不同強度的交通需求下，各路網路段交通量的分布特征及交通擁堵的形成、發(fā)展和消散過程；分析了各路網上瓶頸路段的演化過
　　程和時空分布特征。
　?。?）通過分析網絡拓撲結構和交通流演化的關系，定義