城市路网关键节点和路段的识别研究.pdfVIP

摘 要 城市路网关键节点和路段的识别研究 城市路网是一个典型的由大量节点和边构成的复杂网络，作为整个城市的生命线， 其在人们的生产和生活中起着重要作用，已经成为人们得以生存、赖以发展的物质基 础。但是由于城市路网的分布区域较为广泛，极易受到恶劣天气、地质灾害等自然灾 害的破坏以及交通事故、大型活动、道路维修等突发事件的影响，从而造成路网通行 能力下降，严重时还会引发整个路网的大面积拥堵甚至造成路网瘫痪。研究发现，城 市路网交通功能的失效往往是由于一些起关键作用的节点或路段发生拥堵或中断造成 的。由此可见，路网中的某些节点和路段对于整个路网的结构安全性、连通可靠性起 着重要作用，很大程度上决定着整个路网整体性能的发挥。 因此，识别出城市路网中的关键节点和关键路段，不仅可以为交通管理部门在应 对城市路网中的交通管理、交通控制、路网改造及应急救援与疏散等问题时提供重要 的决策支持，而且能够为居民出行方案的正确选择提供一定的指导意义，减少居民出 行时间和出行成本的损失。 基于以上分析，本文借助复杂网络和交通流的相关基础理论，对城市路网中的关 键节点和路段进行了识别研究，具体的研究内容如下： 本文首先给出了城市路网中关键节点的定义，从复杂网络特性和交通流运行特征 两方面介绍了节点的评价指标，然后结合交通网络的特点，定义了基于机动车道属性 的城市路网节点度和基于改进度的节点空间核的概念，最后，本文结合节点在网络结 构中所处的位置和在实际道路环境中的交通流属性，选取了节点度、核度、流量比重、 饱和度四个指标作为城市路网中关键节点的评价指标，并以此为基础，建立了关键节 点的识别模型，同时详细介绍了该模型的实现过程。 其次，从脆弱性的角度给出了关键路段的定义。根据定义，在研究路段的失效概 率问题时，从风险概率论的角度出发，构建了基于最小路集的贝叶斯网络模型；在对 路段的失效后果模型进行构建时，同时考虑了路段失效后对路网流量分布和网络拓扑 结构造成的影响，将模型定义为网络效率变化率和总体出行时间变化率的加权和，有 效避免了以往研究仅采用单一指标对路段失效后果进行评价的局限性。在此基础上， 构建了关键路段的识别模型，该模型通过比较各个路段关键度的大小来确定路网中的 关键路段。 最后，本文以西安市某区域路网为例进行实例分析，通过交通调查得到该区域路 网的道路条件、交通流量等基本信息，采用本文提出的关键节点和关键路段的识别模 型进行验证分析，最终识别出了路网中的关键节点和路段，从而证明了模型的有效性 和实用性。 I 关键词： 城市路网，关键节点，关键路段，识别指标，识别模型，贝叶斯网络 II Abstract Research on Identification of Key Nodes and Sections of Urban Road Network Urban road network is a typical complex network composed of a large number of nodes and edges. As the lifeline of the whole city, which plays an important role in peoples life and production, has become the material foundation of human survival and development. However, due to the wide distribution of urban road network, it is very vulnerable to the destruction of natural disasters such as bad weather, geological disasters and other accidents such as traffic accidents, large-scale activities and