惡劣環(huán)境下區(qū)域公路網(wǎng)運行可靠性評價方法研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟水平的飛速發(fā)展和交通系統(tǒng)的日益發(fā)達(dá)，出行者所關(guān)注的焦點已經(jīng)不再是能否完成出行，而是能否安全、順利、便捷、舒適地到達(dá)目的地。作為承擔(dān)區(qū)域客貨運輸?shù)闹匾d體之一，公路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運作狀況直接影響到區(qū)域運輸系統(tǒng)的良性循環(huán)和進(jìn)一步發(fā)展。但由于公路網(wǎng)本身存在許多不確定因素，同時又極易受到外部惡劣環(huán)境的影響，運行狀態(tài)可能發(fā)生頻繁波動，惡劣環(huán)境下公路網(wǎng)的運行可靠性已成為路網(wǎng)供需雙方重點考慮的問題之一。目前，有關(guān)公路網(wǎng)可靠性的研究大多集中在對

2、震后路網(wǎng)連通性的評價上，對惡劣環(huán)境下路網(wǎng)運行可靠性的研究不夠充分，尤其缺乏對惡劣環(huán)境下路網(wǎng)可靠性的預(yù)先評估。因此，研究惡劣環(huán)境影響下區(qū)域公路網(wǎng)的運行可靠性具有深遠(yuǎn)的理論意義和廣泛的應(yīng)用價值。本文從公路網(wǎng)絡(luò)供需雙方的角度，通過分析各種惡劣環(huán)境因素的特征，深入揭示其影響路網(wǎng)運行可靠性的相關(guān)機理，并據(jù)此對惡劣環(huán)境下區(qū)域公路網(wǎng)運行可靠性的評價方法進(jìn)行了探索性研究。
　　 論文首先闡釋了區(qū)域公路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的含義，分析了其結(jié)構(gòu)類型、系統(tǒng)功能特

3、征以及供需水平等基本情況，并簡單介紹和評析了目前有關(guān)公路網(wǎng)系統(tǒng)的評價指標(biāo)。然后，對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的內(nèi)涵進(jìn)行了界定，提出了路網(wǎng)系統(tǒng)的功能函數(shù)，并結(jié)合系統(tǒng)工程中串并聯(lián)系統(tǒng)的特征，建立了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的一般計算方法。在剖析各類路網(wǎng)可靠性評價指標(biāo)的基礎(chǔ)上，指出了各種路網(wǎng)可靠性指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性，建立了指標(biāo)間兩兩相互轉(zhuǎn)換的映射函數(shù)關(guān)系。
　　 其次，根據(jù)對公路網(wǎng)絡(luò)影響形式的差異，對惡劣環(huán)境因素進(jìn)行分類，篩選出具有代表性的惡劣環(huán)境因素作為研究

4、對象。設(shè)定路網(wǎng)能見度（V）、降水強度（PI）和摩擦系數(shù)（f）三個參數(shù)作為惡劣環(huán)境因素對公路網(wǎng)絡(luò)的影響因子集，并基于對惡劣環(huán)境因素空間分布特征的分析，建立了不同環(huán)境因素影響下公路網(wǎng)供需水平以及路段自由流車速的動態(tài)修正模型。
　　 接著，對公路交通的運行狀態(tài)進(jìn)行了劃分，制定了惡劣環(huán)境下公路網(wǎng)可靠性的評價標(biāo)準(zhǔn)，搭建了路網(wǎng)可靠性評價的基本框架。考慮到惡劣環(huán)境因素對公路網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)的影響，提出了惡劣環(huán)境影響下公路路段的廣義行程時間函數(shù)（G

5、BPR）。在此基礎(chǔ)上，通過分析公路網(wǎng)絡(luò)供需水平的隨機波動性，給出了惡劣環(huán)境下路網(wǎng)供需水平的概率分布。繼而基于系統(tǒng)用戶平衡模型（SUE）和串并聯(lián)原理（SPT）建立惡劣環(huán)境下公路路段單元的可靠性評價模型，并利用Matlab工具箱將不同的惡劣環(huán)境因素隨機加載到區(qū)域公路網(wǎng)絡(luò)上，結(jié)合MC方法對路網(wǎng)可靠性模型進(jìn)行求解，以評價不同環(huán)境影響下區(qū)域公路網(wǎng)的運行可靠性。
　　 再次，基于消費者行為理論，研究了惡劣環(huán)境下出行者的決策行為，提出惡劣環(huán)境

6、下基于出行可靠性的路徑選擇的多項Logit模型，并對模型參數(shù)的標(biāo)定技術(shù)進(jìn)行了論述。引入網(wǎng)絡(luò)最小路集的不交型DeMorgan定理，給出了針對路網(wǎng)系統(tǒng)運行可靠性的評價方法。同時，針對公路網(wǎng)絡(luò)的特點，對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性的求解算法進(jìn)行了改進(jìn)，大大降低了算法的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度，使得該方法應(yīng)用于大規(guī)模實際網(wǎng)絡(luò)的可靠性評價成為可能。
　　 最后，對公路網(wǎng)絡(luò)中路段單元的運行可靠性進(jìn)行了敏感性分析，并以此為依據(jù)尋找網(wǎng)絡(luò)中敏感性較大的路段單元。