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城市道路交通系统的动态随机流Petri网建模与分析

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交通运输系统工程与信息 2010年第1期10卷 134-139页

作者：李婧瑜李歧强杨立才山东建筑大学信息与电气工程学院济南250101

城市道路交通系统是一个同时具有离散和连续动态,并包含大量随机不确定因素的动态系统,具有动态、并发及同步等特征.在目前交通状况日益复杂的情况下,其动态及随机不确定特性愈加明显.对城市道路交通系统进行建模分析,是深入了解交通状... 详细信息

城市道路交通系统是一个同时具有离散和连续动态,并包含大量随机不确定因素的动态系统,具有动态、并发及同步等特征.在目前交通状况日益复杂的情况下,其动态及随机不确定特性愈加明显.对城市道路交通系统进行建模分析,是深入了解交通状况、进行交通诱导及控制的关键.本文在基本Petri网的基础上,将广义随机Petri网(GSPN)与交通流概念相结合,建立了符合交通流概念的动态流随机Petri网(FSPN)模型.该模型可以很好地描述城市道路交通流的动态及随机特性,并能对城市道路交通系统中的某些随机现象作出很好的解析描述.文中针对四相位十字交叉口给出了动态流随机Petri网建模实例;活性分析表明,该模型能有效避免系统并发性带来的死锁现象.最后仿真运行分析和性能分析进一步证明了动态流随机Petri网的有效性.

关键词：城市交通城市道路交通系统动态随机流Petri网建模仿真分析

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城市道路交通系统耗散结构特性的研究

土木工程学报 2004年第1期37卷 74-77页

作者：陈涛陈森发东南大学系统工程研究所

城市道路交通系统规律和特性的描述是城市道路交通控制的关键问题之一。本文指出城市道路交通系统为耗散结构系统,在城市各个交通分区具有局部交通状态极限和系统自治性;根据热动力学耗散结构的特性,研究城市道路交通系统的交通量聚集... 详细信息

城市道路交通系统规律和特性的描述是城市道路交通控制的关键问题之一。本文指出城市道路交通系统为耗散结构系统,在城市各个交通分区具有局部交通状态极限和系统自治性;根据热动力学耗散结构的特性,研究城市道路交通系统的交通量聚集和扩散规律。

关键词：城市道路交通系统耗散结构的特性系统自治性交通量聚集和扩散

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城市道路交通系统自组织现象研究

城市道路交通系统自组织现象研究

作者：毛亮西南交通大学

学位级别：硕士

随着我国国民经济的迅速发展和城市化进程的加快，交通问题成为各个城市普遍存在的问题。如何采取措施改善交通问题是一项亟待解决的问题，对城市道路交通系统规律和特性的描述是城市道路交通管理规划的关键问题之一。自组织理论作为解... 详细信息

随着我国国民经济的迅速发展和城市化进程的加快，交通问题成为各个城市普遍存在的问题。如何采取措施改善交通问题是一项亟待解决的问题，对城市道路交通系统规律和特性的描述是城市道路交通管理规划的关键问题之一。自组织理论作为解决复杂系统的有效工具，为我们研究城市道路交通系统发展演化提供了有力的基础理论和方法论思想。本论文在大量研究国内外有关城市道路交通系统与自组织理论文献、研究成果的基础上，将自组织理论运用于城市道路交通系统。在解读城市的基础上，系统的研究了世界城市发展的历史，探讨了城市与城市交通发展的互动关系，总结了不同时期城市交通的不同发展特点。研究了自组织的定义内涵和城市道路交通系统中存在的自组织现象，根据哈肯对自组织下的定义，分析了城市道路交通系统的耗散结构特征，建立了城市道路交通系统发展自组织观。全面解析了道路系统的组织机制，将其界定为自组织和他组织复合的组织机制，构造了一幅道路系统发展自组织的演化图景，揭示了其表现形式和内在机制。讨论了交通流形成自组织的条件，建立了交通流耗散结构模型，并与ITS进行比较分析。最后，在对城市道路交通系统自组织力与他组织力复合过程的讨论，和对我国道路交通规划管理现状分析的基础上，指出我国目前交通规划管理中存在的问题，从而制定出基于自组织和他组织同向复合的管理机制。本论文的研究对道路规划和交通管理均具有重要的理论和现实意义。

关键词：自组织城市道路交通系统耗散复杂系统

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城市道路交通系统的应急交通组织研究

城市道路交通系统的应急交通组织研究

作者：汪峰华中科技大学

学位级别：硕士

城市应急交通研究是在防灾、减灾思想指导下针对城市交通系统的规划、建设、管理等各环节的技术性研究工作。城市交通系统的不确定性、开放性与城市非常态事件的复杂性、不确定性决定了城市应急交通研究任重而道远,难点多多。因此,目前... 详细信息

城市应急交通研究是在防灾、减灾思想指导下针对城市交通系统的规划、建设、管理等各环节的技术性研究工作。城市交通系统的不确定性、开放性与城市非常态事件的复杂性、不确定性决定了城市应急交通研究任重而道远,难点多多。因此,目前在国内甚至国外发达国家,城市应急交通至今还缺乏真正全面、系统及深入地研究。本文以城市交通中与城市社会生产、生活活动联系最为紧密的道路交通系统的交通组织作为研究对象,借鉴国内外城市应急管理机制、防(减)灾规划、安全规划、重大事故应急、自然灾害应急、人为灾害应急等中关于应急的思想,结合城市交通管理评价、交通影响分析、常规交通组织的思路与方法,利用先进的交通分析软件TransCAD,对城市道路交通系统应急交通组织所涉及的多方面内容展开了细致的研究。本文主要的研究内容包含应急对象事件的确定、应急交通需求、应急交通组织的实施判定标准、实施范围以及应急交通组织的方法五大方面,并以2008年北京奥运会为例,重点分析及总结了盛会举办期间城市道路交通系统采用的交通组织思想与方法。本文最后指出了本次研究的局限性及诸多有待进一步深入研究的问题,并对城市道路交通系统应急交通组织的实施提出了相关建议。

关键词：城市道路交通系统应急应急交通组织实施判定标准实施方案评价

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城市道路交通系统技术经济评价

城市道路交通系统技术经济评价

作者：葛晓鹏长安大学

学位级别：硕士

城市道路交通系统是一个由其内部要素集合而成的,复杂开放、随机可控的大系统。其具有相关性、动态平衡性和结构性的基本特征。正是因为城市道路交通系统的自身特征决定了城市道路交通问题的复杂性。尽管当前城市道路交通系统的供给能... 详细信息

城市道路交通系统是一个由其内部要素集合而成的,复杂开放、随机可控的大系统。其具有相关性、动态平衡性和结构性的基本特征。正是因为城市道路交通系统的自身特征决定了城市道路交通问题的复杂性。尽管当前城市道路交通系统的供给能力迅速提高,但是城市道路交通的种种问题并没有因此而得到实质性的解决。城市道路交通系统与城市规模“互动膨胀”,这种恶性膨胀不但增加了居民的出行成本,而且令整个社会付出高昂的代价。针对当前城市道路交通系统存在的主要问题,本文从“经济平衡”的角度出发,依照“基本特征分析—投入要素分析—产出要素分析—技术经济评价模型构建—实证研究”的思路对城市道路交通系统进行技术经济评价。在城市道路交通系统的投入要素分析中,选择了建设资金投入、土地占用投入、污染治理投入和系统衍生投入四个指标,分别从价值流转、物质基础、发展趋势和外部关联四个方面考察了城市道路交通系统的各项投入。在城市道路交通系统的产出要素分析中,依照“系统自身—服务对象—宏观影响”的逻辑顺序,自内而外地扩展出城市道路交通系统通行能力、时间节约和土地增值三方面的产出要素。将理论研究与实证研究相结合、定性分析与定量分析相结合,探索城市道路交通系统技术经济评价的模型和方法。进而,构造了城市道路交通系统“单位通行能力成本”这一核心评价指标。该指标不但可以评价城市道路交通系统的既定状态还可以对不同状态下的城市道路交通系统进行对比评价。最后,本文利用西安市的相关资料介绍了该模型的应用。这一评价方法较真切地反映出了城市道路交通系统的“技术性”和“经济性”,从而批驳了以“单纯依靠提供大规模交通供给来满足出行需求”为特征的城市道路交通发展理念,对于建立与城市适度规模相匹配的城市道路交通系统具有重要的指导意义。构建基于“经济平衡”的城市道路交通系统有利于实现城市道路交通资源价值的顺利流转,最大限度地发挥有限的城市道路交通建设投入资金的效用,促进城市道路交通系统资源的有效配置和功能的整体提升,确保其实现可持续发展,更好更快地满足城市居民的出行需求。

关键词：城市道路交通系统技术经济评价经济平衡衍生成本单位通行能力成本

城市道路交通系统演化下路网容量及其应用研究

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城市道路交通系统演化下路网容量及其应用研究

作者：高雅婷长沙理工大学

学位级别：硕士

城市中汽车的大量涌现,人口的大量聚集,居民出行总量大幅增长,机动车出行比例迅速上升,使得城市交通问题越来越复杂,矛盾越来越尖锐。城市道路交通与居民出行息息相关,“牵一发而动全身”,城市道路交通问题若不加以控制,城市道路交通系... 详细信息

城市中汽车的大量涌现,人口的大量聚集,居民出行总量大幅增长,机动车出行比例迅速上升,使得城市交通问题越来越复杂,矛盾越来越尖锐。城市道路交通与居民出行息息相关,“牵一发而动全身”,城市道路交通问题若不加以控制,城市道路交通系统将朝着混乱无序方向发展,最终导致系统走向崩溃瓦解。城市道路网作为城市道路交通系统中的重要组成部分,其规模的合理性是制定科学有效的交通管理政策、充分发挥道路网功能的基础。路网容量是反映其规模合理性的重要指标之一,准确的把握路网容量有利于城市交通的有效管理。复杂性科学在路网结构的研究应用较为广泛,但在路网容量相关方面研究甚少。本文以城市道路网为研究对象,利用自组织理论研究城市道路交通系统演化过程并研究演化过程中的路网容量,从而丰富了复杂性科学在交通领域的应用。具体研究内容如下。首先,从自组织理论出发研究城市道路交通系统演化过程。开放系统、远离平衡态、非线性相互作用和涨落普遍存在等特征是系统演化的必要条件。系统演化机制包括自组织和复合演化机制,由此本文分别建立系统自组织演化模型和供需协同演化模型。对于城市道路交通系统演化模式,先从道路网密度、道路面积率和路网容量三个参数说明供给合理性,再利用多元回归分析法预测系统演化发展未来的交通量。根据城市道路供需匹配指数获得城市道路交通系统演化发展模式:供需追随型——小汽车交通发展模式、供需超前型——公共交通发展模式、供需引导型——混合交通发展模式。然后,本文构建双层规划模型作为路网容量求解模型。考虑了城市道路交通系统内外部影响、交通个体的随机路径选择行为、路段饱和度等影响因素,进而讨论路网容量双层规划的计算模型,同时修正模型并给出求解步骤。最后,本文选取长沙市作为实证对象来构建模型,概述长沙市路网发展状况、总结路网在宏观、中观及微观层面存在的问题。同时,确定长沙市城市道路交通系统的慢弛豫变量有市区人口、机动车保有量、道路长度和道路面积,通过MATLAB软件仿真解释系统在不同他组织力作用下的供需状态以及对应的交通发展模式。从路网密度、道路面积率的统计分析得知长沙市这两个指标未达到合理值,运用多元线性回归模型预测长沙市2018-2022年的交通出行需求。运用Trans CAD软件结合双层规划模型计算长沙市路网容量值,将该值应用到城市道路供需匹配指数计算中,得到长沙市2018-2022年的道路交通系统的发展模式是由混合交通模式向小汽车交通模式发展。对实证研究的系统演化发展和供需合理性结果综合分析,并提出促进长沙市城市道路交通系统有序发展的措施与建议。

关键词：自组织理论城市路网容量城市道路交通系统双层规划模型长沙市

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城市道路交通系统内涝灾害韧性关联度研究

城市道路交通系统内涝灾害韧性关联度研究

作者：谭宪宇东北林业大学

学位级别：硕士

近年来,内涝灾害频发给城市基础设施特别是城市道路交通系统的正常运行造成了极大的威胁。在关于保障水安全焦点话题上,习近平总书记指出建设顺应自然,缓解内涝灾害发生的“海绵城市”。2017年10月,习近平总书记在党的十九大报告中提出... 详细信息

近年来,内涝灾害频发给城市基础设施特别是城市道路交通系统的正常运行造成了极大的威胁。在关于保障水安全焦点话题上,习近平总书记指出建设顺应自然,缓解内涝灾害发生的“海绵城市”。2017年10月,习近平总书记在党的十九大报告中提出,加快生态文明体制改革,建设美丽中国。“坚持人与自然和谐共生”是新时代坚持和发展中国特色社会主义的基本方略之一。近年来,在防灾减灾领域,“韧性”概念得以应用和发展,为解决城市道路交通系统应对内涝灾害威胁提供了新的思路和方向,研究城市道路交通系统内涝灾害韧性成为提升道路交通系统应对内涝灾害能力的重要途径,是建设“海绵城市”,“坚持人与自然和谐共生”的一个有益尝试。本文以城市道路交通系统为研究对象,分析国内外城市道路交通系统韧性研究的发展趋势,研究城市道路交通系统内涝灾害韧性。首先,分析道路交通网络的统计特性,应用节点度、平均最短路径长度、聚类系数三个指标来表征网络,判断城市道路交通系统网络的形态。然后,依据Bruneau提出的城市关键基础设施系统韧性的四个基本特征,将研究对象锁定为城市道路交通系统,基于内涝灾害情景,以冗余性、资源性、鲁棒性、快速性四个特征构建城市道路交通系统韧性测度模型。模型将分别从冗余性、资源性、鲁棒性、快速性四个方面建立目标规划函数,基于进化算法和级联失效模型对鲁棒性进行动态演化,进而得出道路交通系统的快速性指标,通过四个指标来表征道路交通系统的韧性。其次,以Pimm提出的系统功能有效性的韧性观点为切入点,结合渗流理论对网络系统网络结构进行有效性分析,在此基础上将丢失的关键连接作为城市道路交通网络系统内涝灾害韧性“薄弱区域”进行识别。基于识别出的城市道路交通系统内涝灾害韧性“薄弱区域”,结合Logistic回归模型对城市道路交通系统内涝灾害韧性关联度进行研究。最后,以武汉市道路交通系统为例进行实证研究。验证城市道路交通系统内涝灾害韧性量化研究模型,道路交通系统内涝灾害韧性“薄弱区域”识别模型以及道路交通系统内涝灾害韧性关联度模型的合理性和适用性,为提升城市道路交通系统内涝灾害韧性提供新的方法与决策思路。

关键词：城市道路交通系统内涝灾害韧性薄弱区域关联度

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城市道路交通系统内涝灾害韧性测度研究

城市道路交通系统内涝灾害韧性测度研究

作者：张丽佳东北林业大学

学位级别：硕士

近年来,全球机动车交通量持续增长,城市道路交通拥堵在时间及范围上进一步延扩,常发性拥堵地区逐渐向外扩展。常态下交通需求已愈发难以满足,内涝灾害的频繁发生又增加了解决这一问题的难度。城市道路交通系统关乎国计民生、社会稳固和... 详细信息

近年来,全球机动车交通量持续增长,城市道路交通拥堵在时间及范围上进一步延扩,常发性拥堵地区逐渐向外扩展。常态下交通需求已愈发难以满足,内涝灾害的频繁发生又增加了解决这一问题的难度。城市道路交通系统关乎国计民生、社会稳固和可持续发展。又因其极易遭受各种自然和人为因素破坏,更需提高治理水平,寻找适合我国国情的道路交通系统韧性测度方法及韧性提升措施对进一步推进我国韧性城市理论研究具有重要指引意义。针对城市暴雨内涝灾害频发的现状,本文通过回顾并分类研究国际道路交通系统韧性研究的相关文献资料,首先阐述韧性这一新兴理论的概念源起、韧性理论研究的视角转变,进而阐释学者们对于道路交通系统韧性理论的差异化研究。其次,在此基础上梳理并总结道路交通系统韧性研究的量化测度方案,并以上述研究成果为基础,由不同视角切入,关注同行研究者对于韧性提升措施的相关研究。借鉴前人经验,本文基于城市暴雨强度公式、SWMM雨洪模型、芝加哥降雨过程线模型、以及基于ArcGIS的空间数据分析功能,提出一种模拟由短时间内强降水引发的城市积水过程的方案。选取上海市内涝灾害严重的中心城区作为研究对象,使用该方法对城区内两种重现期暴雨内涝情景下积水深度予以模拟。其后,本文根据上述模拟结果以具有时间依赖度的韧性测度模型评价上海市3条模拟路段韧性值,基于此,等距离分级法划分韧性度层级以评估道路交通系统内涝灾害恢复能力。结果显示,该模型简单高效,结果准确,具有可操作性。最后,我们将依据评价结果提出具有建设性的韧性提升政策性建议。本文研究有望为交通系统性能评估及其管理工作提供全新的见解和工具,为城市道路交通系统暴雨内涝灾害的预防与治理提供借鉴及参考价值,为我国未来建设中所亟需的基于韧性理论的城市道路交通系统总体规划提供技术支持并为道路交通系统的韧性研究提供些许新思路。

关键词：韧性思维降雨内涝韧性测度城市道路交通系统

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暴雨内涝下城市道路交通系统安全韧性评估

中国安全科学学报 2022年第7期32卷 143-150页

作者：唐少虎朱伟程光郑建春周进北京联合大学城市轨道交通与物流学院北京100101 北京市科学技术研究院城市系统工程研究所北京100035

为评估暴雨内涝对城市道路交通系统的安全韧性影响,通过分析道路交通系统安全韧性因素,划分排水网、道路网、交通网及应急网等4层网络,构建城市道路交通系统韧性网络分层模型,并给出模型内涵与机制;结合该分层模型设计系统韧性评估指标... 详细信息

为评估暴雨内涝对城市道路交通系统的安全韧性影响,通过分析道路交通系统安全韧性因素,划分排水网、道路网、交通网及应急网等4层网络,构建城市道路交通系统韧性网络分层模型,并给出模型内涵与机制;结合该分层模型设计系统韧性评估指标体系,采用模糊层次分析法(FAHP)给出定性和定量相结合的系统韧性评估方法;最后,以北京某区域暴雨内涝灾害实例进行验证分析。结果表明:3次降雨后,系统韧性机能曲线均产生严重下降,降幅分别为68.18%,51.28%和59.52%,系统平均韧性为0.57,韧性评估结果为0.53,评估结果和实例分析基本一致。所提方法能够开展暴雨内涝下的城市道路交通系统安全韧性及演化趋势分析,准确评估系统安全韧性,从而提高系统安全韧性的管理水平。

关键词：暴雨内涝城市道路交通系统韧性评估韧性模型模糊层次分析法(FAHP)