城市交通网络可靠性研究

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1、西南交通大学博士学位论文城市交通网络可靠性研究姓名：刘海旭申请学位级别：博士专业：交通运输规划与管理指导教师：蒲云20041001西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要尽管可靠性分析已经在很多系统(比如电力系统、供水系统及通讯网络等)中得到广泛应用，但是在道路交通网络中的应用还很少。事实上，经济的健康发展很大程度上依赖于稳定可靠的运输网络。特别是随着智能交通运输系统ITS(IntelligentTransportationSystem)的出现，对运输系统服务水平的稳定可靠的要求与日俱增。然而，有多种随机事件(比如地震、恶劣天气、交通拥堵、交通事故及道路维护等)可以造成对运输系统的破坏。并且这

2、些随机事件中有很多是不可避免的。可靠性分析是减少这些事件造成破坏的前提。城市交通网络作为整个运输网络的关键部分，研究其可靠性具有重要意义。本论文在已有路网可靠性及相关研究的基础之上，从随机环境下的路径选择行为、信息环境下的路网可靠性等角度出发对城市交通网络的可靠性进行了深入的研究。本文主要内容包括以下几个方面：分析了随机环境下的路径选择行为，并建立了两种不同的路径选择模型以描述随机环境下的两种可能的路径选择行为。在第一种模型中，假定出行者的广义出行费用定义为平均行程时间和行程时间均方差的线性加权和，同时出行者能够正确认识自己的广义出行费用。权重系数的不同反映了出行者对于风险的不同态度。在第二类

3、模型中，假定出行者在行程时间均值和行程时间可靠性两个目标之间采用均衡策略，并且不能完全正确认识自己的广义出行费用。两类模型的相同之处是：都是对已有确定性环境下的路径选择模型进行修正，在原有模型中引入对随机因素的考虑，从而得到新的模型：两类模型都可以采用比较成熟的算法求解。讨论了在交通信息影响下，路网中存在的混合路径选择行为以及相应的路径选择模型。针对特定信息系统下的混合平衡问题可以表达为无约束数学规划模型的特点，提出了混合平衡问题的一种基于路段水平的简单的灵敏度分析方法。考虑了特定交通信息系统下随机路网可靠性问题。首先讨论了路网的容量问题，并建立了随机环境下的路网备用能力的双层规划模型。基于特

4、定测试网络，得出了信息水平的提高往往导致路网容量可靠性的下降，但同时提高了行程时间可靠性的结论。通过对不同路段通行能力分布下的路网可靠性进行比较，指出了不同的路段通行能力分布对于路网可靠性评估结果有重要第lI页西南交通大学博士研究生学位论文影响。用多用户类型弹性需求描述实际路网的交通流模式具有更大的一般性和弹性。建立了多用户类型弹性需求随机用户平衡问题的数学规划模型，证明了模型解的等价性和唯一性，并提出了相应的算法。提出了基于净经济效益的路网可靠性指标以描述弹性需求随机路网的性能。新的可靠性指标定义为路网的净经济效益满足给定水平的概率。是一种能够反映路网综合性能的指标。系统描述了公交网络的表示

5、方法，并提出了公交网络的出行费用可靠性指标。关键词：可靠性：城市交通网络；出行者信息系统：灵敏度分析：备用能力西南交通大学博士研究生学位论文第

6、lI页AbstractThoughreliabilityanalysishasbeenextensivelyemployedinmanysystems(e⋯gpowersystems，watersupplysystems，communicationnetworks，etc．)，verylittleattentionhasbeengiventoreliabilityanalysisofroadnetworks．Infact，gooddevelopment

7、oftheeconomiesheavilydependsuponreliabletransportationsystems．EspeciallywiththeadventofIntelligentTransportationSystem(ITS)，demandsforbetterandmorereliableservicesareincreasing．However,therearenumerousstochasticevents(e．g．，earthquakes，trafficcongestion，accidents，badweather,roadmaintenance，etc．)thatd

8、isruptthetransportationsystem．Manyoftheseeventsareunavoidable．Reliabilityanalysisisaprerequisitetominimizethedisruptionthatsucheventscause．UrbantransportationiSthecriticalpartofthewholetransportations