基于首次超越机制的小规模路网可靠性模型研究-论文.pdf

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1、34交通信息与安全2014年1期第32卷总l81期基于首次超越机制的小规模路网可靠性模型研究洪智勇邹智军张瑞张博(同济大学交通运输1一程学院上海201804)摘要可靠性可用于评价路网性能。传统的路网可靠性指标基于路段可靠性推导而得。因数据获取难度大等诸多缺点导致难以实践应用。分析了传统路网可靠性指标的不足，基于路网行程时间，通过构造合理的单输入单输路网结构模型，获得表征路网结构的功能函数，并得到⋯般路网的可靠性模型。在此基础上，基于首次超越机制，在泊松假设的前提下构造了评价路网可靠性的模型。基于

2、Vissim仿真平台介绍了模型的应用过程，仿真结果与路网运行状态相符。关键词路网可靠性；模型；首次超越机制；Vissim仿真中图分类号：U49l文献标志码：Adoi：10．3963／i．issnl674486l-2O14．01．0080引言T一△丁∑Q(是)(1)k一0传统的路网可靠性指标一般基于路段可靠性Q(k)一Q(是一1)+推导而得，常用的包括行程时间可靠性指标、连通△TJ(k一1)一(k一1)l(2)性指标和路网容量可靠性指标，因需较为详细由式(2)进一步有K1的路段数据，限制了方法的实

3、际应用价值。以行Q(是)一Q(0)+AT∑[，(走)一()(是)](3)程时间可靠性指标为例，需要获取路网中每个路=0段的行程时间数据，并在路径相互独立的假设下将式(3)带入式(1)得KKJ推导路网可靠性，实践应用难度较大。笔者试T一△T∑EQ(o)+△T∑[f(是)一()(是)]]图从构造单输入单输出的路网结构模型出发，借k一0一0即鉴首次超越机制理论研究路网的可靠性模型，以T一△TQ(0)(K+1)+提高模型的实用性。Kl1一般路网的可靠性模型△T∑k0(K—k)EI(k)一0(是)](4)

4、式(4)第1项与路网结构和状态无关，决定1．1路网结构模型T的项就归结为，(k)一0(k)。如果将J(k)和构造了1个多输入、多输出的路网结构模型，O(k)视为时间序列，为了保证路网的行程时间可见图1。定义k一0，1，2，⋯，K为离散的时间变量；靠性，就应保证I(k)一O(k)的波动以一定概率保△T为采样间隔；(志)为是△T时刻起点i一0，1，持在给定的界限以下。2，⋯，的输入交通量；I(k)一>：，(志)，(是一0，根据上述分析，可以将多输入多输出的路网i_-l1，2，⋯，K)为kAT时刻路网

5、的总输入量；()，(志)结构模型简化为单输入单输出的路网结构模型，为kAT时刻终点一0，1，2，⋯，的输出交通量；见图2。于是可以构造一般路网的结构功能函数Z(k)一I(k)一(k)(5)O(k)一>：0，(是)，(是一0，l，2，⋯，K)为kAT时式巾：Z(k)为kAT时刻路网的输入总量与输出总J一1刻路网的总输出量；Q(是)为kAT时刻路网中的交量之差；J(是)为kAT时刻路网的输入总量；()(k)通总量；T为所有车辆在kAT内在路网中花费时为kAT时刻路网的输出总量。间，于是有一般路网的可

6、靠性可表示为收稿日期：20l3一O823修回日期：20i30920第一作者简介：洪智勇(1988)，硕士研究生．研究方向：城市交通规划．Email：hongzhiyong898．~)163．COlD基于首次超越机制的小规模路网可靠性模型研究——洪智勇邹智军张瑞张博35式成立Pf—limI一IP{z(志)≤b)(6)K一。。k一=0之()一±二>式中：P为路网可靠性；b为给定的可靠性阈值。dfd￡由式(6)可见，一般路网的可靠性可定义为在带入式(7)得给定时段是△T内，任意时刻路网的输入交通量和d

7、—P{z(<6)N之()>)(8)dt输出交通量之差保持在给定阈值内的概率。阈值再由z()，之()和他们的概率密度(，乏，b可根据实际情况，考虑路网内生交通量、交通管)组成的的三维空间内对上式积分得：理控制等因素做适当调整。dt—td乏J(，童)d(9)因为积分上、下限的间隔Eb，b一乏(t)d]很小，故可将视为常数，且等于(6，之，￡)，从而得—r(6，zt)dz(1o)J0假设Z()是各态历经的，且服从高斯分布，可知概率密度函数与时间无关。令一—b-m~—，()，忌一—7二I_，k一。2=a

8、；√l一图1多输人多输出的路网结构模型Fig．1Multi—inputmulti—outputstructureoftheroadnetwork丁l_。式中：为z()的均值；为z(f)的标准差；p为Z()与2(￡)的相关系数。于是()(exp{z(s2ps+))图2单输入单输出的路网结构模型(11)Fig．2Single—inputsingle-output式(11)代入到式(10)，经过推导可求得单位structureoftheroadnetwork时间交叉次数为2基于首次超越的路网可靠性模型