1、交通拥堵随机性影响下连通度指标设计 摘要用户出行总是选择最短路径行驶，然而当交通堵塞问题出现时，最短路径就很可能失去其最优性，间接地说明了道路之间的连通性失去了原先的衡量标准。用户都希望道路之间的连通性相对较好来保证自己的出行效率。因此，对连通度模型进行研究具有重要意义。在已有的连通度指标中，都是依据城市网络图的点边关系确定静态连通度，评价指标中缺少在道路实况信息变动下建立的动态指标，难以适用运输路网下经常发生拥堵的不确定情形。因此，从造成拥堵的两个角度，即车流实际需求大于供给能力造成的阻塞和交通事故造成的堵塞进行补充和分析。论文的主要工作和创新性成果如下：1.连通度指标缺少在车流需求造成阻塞
2、影响下的分析，提出度量车流需求大小的车流密度，用以衡量在实际车流需求影响下的连通度指标的变化，建立关于车流密度影响下的连通度模型及算法。结合苏州和盐城两个城市进行实例分析，分析局部运输路网内最短路径的连通度指标。 2.分析交通事故的发生所引起连通度指标的动态变化，给出了基于交通事故随机性影响下连通度指标的定义，提出以交通事故发生概率作为其影响因素的连通度模型，并设计了其相关算法。分析并计算在最短路经上发生交通事故时的连通度并结合苏州和盐城来进行实例分析。【关键词】连通度；堵塞；车流密度；交通事故 A Design of the index of connectivity under the r
3、andom Influence of traffic congestion Abstract Users always choose the shortest path , but when traffic jam problems occurs, the original decision of the shortest path is likely to lose its optimality. Users want to connect the road is relatively good to ensure their travel efficiency. Therefore, th
4、e path connectivity model research is very important. The index of connectivity are based on the edge and point relationship of urban network diagram to determine static connectivity of the path. There is a lack of dynamic index in the evaluation index which is based on the change of the road inform
5、ation, It is difficult to apply the uncertain situation of regular congestion in the transportation network . So, evaluation indicators need to be designed from the two aspects to evaluate and expand that the actual demand of the traffic flow and the traffic jam. The main work and innovative achieve
6、ments are as follows: 1.The index of connectivity lack the analysis of the actual traffic demand due to congestion, Presenting a method to measure traffic demand by the traffic density , Variation of connectivity index caused by traffic density,under the influence of traffic density, establishing th
7、e model and algorithm of the connectivity .lt is analysed connectivity index of the shortest path and combined with Suzhou and Yancheng two city. 2. This paper analyzes the dynamic change of the connectivity index caused by the traffic accident, and gives the definition of the connectivity index bas
8、ed on the randomness of the traffic accident,coming up with the index of connectivity model , which put the probability of traffic accident as its influencing factor, and designs the algorithms. It is analyzing the connection degree of traffic accident in the shortest route and combines suzhou and y
9、ancheng to analyze the case. Key words Connectivity; Blocking;Traffic density; Traffic accident 目录一、绪论1 （一）研究背景、目的与意义1 （二）相关研究综述2 （三）研究框架4二、 车流阻塞影响下连通度指标设计4 （一）连通度基础模型介绍5 （二）车流密度影响下的连通度指标定义 6 （三）基于车流密度影响下连通度算法7 （四）盐城市和苏州市局部运输路网实例分析7 （五）本章小结11三、 交通事故堵塞影响下连通度指标设计12 （一）交通事故影响下的连通度指标定义12 （二）基于交通事故影响下连通度
10、算法14 （三）盐城市和苏州市局部运输路网实例分析14 （四）本章小结15 四、结束语17 （一）总结17 （二）展望17 参考文献18 致谢19 一、绪论 （一）研究背景、目的与意义1.研究背景 21世纪以来，随着汽车数量和城市人口的快速增长、路网发展迅速必然要求公路网络等相关基础设施进行结构调整。然而现有的公路等级往往受到各种因素制约，因为我国现代化城市中众多公路网都是在原有路网的基础上发展起来的，原有公路网在初期建设时，由于缺乏统筹性的科学预见，引发了现在的交通网络布局里存在着许多与城市发展不相适应的问题。不仅如此，在城市路网的规划建设中，交通管制者只关注主干道路网的建设。如果能从路网交
11、通评价指标对公路网进行规范管理，将会减少由于交通堵塞带来的不利影响2。所以在现有的交通环境与设施下，做好城市道路网络的连通可靠性评价，将会为出行时选择最优路径提供可靠依据，降低因交通堵塞带来损失，具有重要的现实和长远意义。 2.研究目的因为受到不确定因素的影响,实际行程中用户会遇到突发性的道路堵塞问题。假如堵塞的持续时间较长,决策者需要考虑重新选择路径,但这无疑增加了用户的出行时间，同时路网的可靠性也受到影响。不仅如此，运输路网作为社会经济运作的主要载体之一,其稳定可靠性直接关系到国民经济的发展。因此研究连通度对于出行者选择路径和社会发展是有帮助的。然而在对城市运输路网的交通状况评价和分析中，
12、就现有研究成果中,主要以路网饱和度、用户出行行程时间等方式来评价运输路网的交通状态。但面向连通度这一评价指标领域的研究还并不是很多，往往没有考虑实际情况。所以本文对连通度在交通拥堵影响下提出进一步的分析。 本文从个日常现象中的交通拥堵角度进行探究，而不是单一的从路网静态水平方面分析，提出在车流量需求和交通事故角度上分析研究运输路网连通度的评价指标。结合实际运输网络的特点，建立完善的可靠性分析方法理论。 3.研究意义评价某区域运输路网中路径的连通能力,可以反映某路段区域内运输路网连通的强弱程度。对于道路连通度的指标计算意义，可以从两个方面来进行阐述：（1）出行用户出行者会因为出行目的的不同、个人
13、偏好的不同或者是已掌握的路网运行状况的不同而选择不同的路径行驶，如若事先知晓选择的路径连通度，出行者就提前了解到该路径的实际交通运行能力，得以满足自己需求。可以及时的避开堵塞路段，从而方便了出行者自己的出行，以及提高自身出行效率。（2）交通管制人员可以将连通可靠性理论应用于改善路网规划现状和发展更合理的道路网络设计方案。为交通管理者制定路径规划和交管人员有目的地控制和引导制定交通车流分配方案提供依据。能在一定程度上缓解不断恶化的交通状况。 （二）相关研究综述 1.国内相关研究综述目前有关国内连通度的研究中，在其概念的发展上，彭斯俊（2003）12教授等人在给出路网中起始点之间最短距离的可靠性前
14、提基础下，进一步提出了路网连通的定义，即将连通可靠性定义为道路网络上基本节点之间的连通可靠性；李先（2007）10等人在我国国内道路的需求基础上，给出了运输路网连通可靠性的定义。在其研究方法和应用上，王海超，谢国仁等（1997）1人运用了蒙特卡罗法对公路网连通可靠度进行研究；朱顺应（2000）11根据路段饱和度这一评价指标来确定路网的连通概率；年何爱翠（2014）3借鉴对路网的交通容量和车流需求动态性的分析，对连通度的计算方法及其在路网设计中的应用作了详细研究。 2.国外相关研究综述国外连通度概念在其发展历程上，Leme和Moavenzadeh（1971）比较科学地提出了可靠度的概念，Mine
15、和Kawai（1982）14最早提出交通路网中节点两两之间连通度的概念，随后80年代末，日本研究者lida和Takayama15在以前的基础上对连通可靠性的理论进一步分析，将路网的连通可靠性从两点连通拓展到k点连通；直到发展后期，bell13学者提出理论扩展到路段的二元状态。实际研究和应用发展中，国外Wakabayashi（2000）16利用布尔代数通过Esary-proschan上下边界法来计算连通可靠性。有学者17给出在交通网络受损的情况下提出连通可靠度的基本理论框架和模型算法。 3.研究综述根据国内外学者的研究，可以得知在初期探究路网连通度时，研究者们只能抽象的给出路网可靠性定义及度量方法，即定义了连通或不连通这两种状态，还不能理论的将连通度这一概念和实际用户的个人因素，交通问题和路段长度等相关实际情况相结合起来。到了后续发展，熊志华9等有关学者提出了在交通问题，譬如地震，自然灾害下的连通度概念，并提出了相应的模型，可以满足相应的实际需求。