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《西南交通大学》 2009年
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复杂交通网络拥堵特性及控制方法研究

赵月  
【摘要】: 城市交通网络拥堵特性及控制方法,是目前国内外学术界共同关注的热点问题之一。本论文在吸收国内外研究成果的基础上,以复杂网络理论为指导,以计算机仿真为主要手段,对城市道路网络的演化模型、城市居民出行网络的演化模型、城市交通网络相继故障模型及交通网络拥堵控制方法进行了系统的理论研究和仿真分析。论文的主要研究内容如下: 1、将复杂网络理论引入到城市交通网络拥堵特性的研究中,在分析了城市交通网络特性的基础上,建立了双层城市交通网络模型,其中下层为道路网络,上层为居民出行网络,为复杂交通网络拥堵特性及控制方法的研究提供了新的思路和方向。 2、采用原始法对城市道路网络进行抽象分析,建立了城市道路网络演化模型,利用Matlab 7.0对模型进行了模拟,结果显示,城市道路网络能够同时具有较小的平均路径长度和较大的聚类系数,是典型的小世界网络,探讨了在不同的门限值控制下,平均路径长度、聚类系数及网络平均度的变化情况,分析了产生变化的原因。 3、建立了基于出行选择的无标度网络演化模型,并指出了模型存在的三种特殊情形,模拟了城市居民出行网络的演化过程,运用平均场理论对模型进行了分析,得到了网络的度分布指数,并与模拟结果进行比较,两者拟合良好。 4、以一个具有100个节点的二维方格网络作为道路网络,采用“全有全无”方法进行交通量分配,引入平均负荷、拥堵节点个数、网络负荷标准差和基尼系数四个参数,分析了出行网络拓扑结构变化过程中,网络流量分布以及网络总阻抗的变化情况。 5、给出了城市交通网络相继故障的定义,构建了城市交通网络节点故障模型,分析了网络拓扑结构、车辆生成率、道路交叉口能力和网络规模对网络拥堵相变临界值的影响,运用车辆到达数目对时间的导数将网络划分为自由流、亚拥堵和瘫痪三种状态,并给出了对应的区间值。 6、在城市交通网络节点故障模型的基础上,引入改造节点数目占网络总节点数的比例a和改造后交叉口能力增加的比例b两个参数,分析了增加供给以预防城市交通拥堵的核心问题,通过计算机仿真,得到了上述两个参数的最佳组合:a=0.04,b=0.5。 7、以改进公交服务水平的投资和限制个体交通工具使用的投资为序参量,构建了客运交通结构演化的模型,分四种情况对模型进行讨论,揭示了城市客运交通的演化规律,指出了城市交通管理工作的重点。 8、改变城市交通网络节点故障模型的循环条件,构建了交通拥堵持续时间的影响模型,通过计算机仿真,得到了不同控制目标下,拥堵持续时间的最大控制值。 9、最后,对本文的主要结论和创新点进行了总结,并提出了今后的研究方向。 上述研究内容和成果为缓解复杂交通网络拥堵状况提供了新的视角和方法,对大城市的交通网络规划与管理具有重要的理论参考和实践指导意义。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:U491

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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8 蔡水明;混沌系统和复杂动力网络的间歇控制与生物网络的构建和分析[D];上海大学;2012年
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5 王洪洁;基于最低污染排放的最优城市交通网络研究[D];中国海洋大学;2011年
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8 神晓晓;基于CML的复杂网络相继故障模型[D];上海交通大学;2010年
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