基于复杂网络理论城市快速路网结构分析及匹配研究

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1、StructuralPropertyAnalysisandMatchingResearchofUrbanExpresswayNetworksBasedonComplexNetworkTheoryADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuXiaodongSupervisor：Prof.YanMaodeChang’anUniversity,Xi’an,China万方数据万方数据摘要针对我国大城市交通量快速增长和城市建设规模不断扩大，而城市快速路规

2、划建设不合理，以及城市快速路在城市路网路径规划中没有被有效利用等问题，本文基于复杂网络理论对城市快速路网的结构特性进行分析，研究了城市快速路节点和路段的通行能力，在此基础上，建立了城市快速路行程时间估算模型和最优路径规划算法，并应用于实际的城市快速路网进行验证。这些研究成果可用于合理规划、建设城市快速路网，充分利用城市快速路规划出行路线，对提高整个城市道路网交通服务水平具有很大的应用价值。具体而言，论文的主要研究工作如下：(1)利用主方法建立了西安市城市快速路网的网络拓扑模型，对其特征路径长度、聚类系数和节点

3、度等特性进行计算，并对交通拥堵效应与网络拓扑结构的关系进行分析。(2)针对目前城市快速路发展不完善，得知其节点的存在形式应包含平交节点和立体交叉节点两种。研究城市快速路节点车辆的机动性和节点间路段的通行能力，重点研究了信号灯控制下的平面交叉口的通行能力，以及立交节点合流、分流处的通行能力，最后提出整个城市快速路网应实现的功能。(3)建立了一种城市快速路行程时间估算模型，并将传统的Dijkstra算法进行改进，提出一种以行程时间最短为目标的最优路径规划算法。使用B/S架构开发出一套城市快速路网最优路径规划系统，

4、通过构造不同交通状况下的典型案例，将该模型与算法应用于西安市城市快速路网进行分析验证。关键词：复杂网络，城市快速路，布局规划，行程时间，最优路径I万方数据AbstractWiththerapidgrowthoftrafficvolumeandtheexpansionofurbanconstructioninChinesebigcities,theconstructionplanningofurbanexpresswayisunreasonable,andtheexpresswayisnotsufficient

5、lyusedinstreetnetworkandpathplanning.Inallusiontotheproblemsabove,thestructuralcharacteristicsoftheurbanexpresswaynetworkwasanalyzedbasedonthecomplexnetworktheory.Thenthetrafficcapacityoftheroadsandnodesofurbanexpresswaynetworkwasalsostudied.Onthebasisofthi

6、s,atimeestimationmodelforurbanexpresswaynetworkandtheoptimalpathplanningalgorithmwereproposed.Andsomeverificationanalysesweredonewiththespecificurbanexpresswaynetwork.Theseresearchachievementscanbeappliedtoreasonablyplanandconstructurbanexpresswaynetworkand

7、willhelppeopleplantherouteofgoingoutbymakingfulluseoftheurbanexpressway,whichwillhavegreatapplicationvaluestoimprovetheservicelevelofthewholeurbantrafficsystems.Specifically,themajorstudyworkofthispapercanbeasfollows:(1)TheurbanexpresswaynetworkmodelofXi’an

8、wasestablishedinaccordancewiththemainmethod.Thecharacteristics,suchasthelengthoffeaturepath,clusteringcoefficientanddegreeofnodeweretogethercalculated.Therelationshipbetweentrafficblockingeffectandtopo