网络结构对城市交通流运行的影响分析
众所周知,交通拥堵已经成为制约我国大城市繁荣、有序和高速发展的主要瓶颈之一。如何制定合理的交通规划、控制策略以缓解城市交通拥堵问题已经成为交通界学者高度关注的热点问题之一。同时,城市交通系统又是一个典型的、开放的、复杂巨系统,使得城市交通运行规律变得极其复杂。尽管国内外许多学者从不同角度对城市交通拥堵及其传播规律做了大量的研究,但就网络结构对其影响还缺乏足够的研究。
近几年来,随着复杂网络理论的兴起与发展,为我们研究系统复杂性提供了一个新视角、新方法。目前,复杂网络理论已经在社会学、生物学、物理学、经济学、计算机科学以及交通运输等领域的得到广泛的应用。国内外交通学者结合复杂网络理论,对城市交通系统复杂性做了大量的相关研究,但这些研究成果很多都是建立在静态交通平衡配流的基础之上,没有考虑交通流在网络上的动态过程。因此,本文通过引入了模拟交通流在网络中动态演化的元胞传输模型(CTM),此模型能够清晰地描述排队的物理效应,可以较好地模拟出激波、排队形成、排队消散及多路段间的相互影响等交通动力学特性,来分析网络的结构特性对交通流运行的影响。
本论文结合复杂网络理论及元胞传输模型,研究了网络结构与城市交通流运行之间的影响关系。具体来讲,主要工作有以下几个方面:
(1)以规则网络、小世界网络、随机网络以及具有不同重连概率的小世界网络为底层网络拓扑,研究了不同需求水平下交通流的运行特征。发现在随机网络结构中,交通流的运行效率较高。
(2)分析了不同网络中交通拥堵的演化、交通拥堵瓶颈的时空分布等特性。发现随机网络可承受的交通需求是最大的。在相同需求水平下,随机网络中不易产生交通拥堵瓶颈,一旦产生拥堵瓶颈,随机网络的拥堵消散时间最短。因此,随机网络对于抵抗交通拥堵具有较好的性能。
(3)以路段平均行程速度为衡量指标,利用空间相关性理论,研究了路段之间的Moran'sⅠ系数,分析了不同网络结构中路段的空间相关特性。发现在小世界网络中,相邻路段的平均行程速度相似性最明显。
北京交通大学
硕士
系统分析与集成
吴建军
2010
中文
U491.112;N941.4
66
2010-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）