城市道路交通網(wǎng)絡(luò)多模態(tài)動(dòng)態(tài)性建模研究.pdf

1、隨著城市規(guī)模的不斷膨脹,各類交通問題,諸如擁堵,效率低下等,日益突出,嚴(yán)重影響了城市道路交通系統(tǒng)的日常運(yùn)行；城市道路交通系統(tǒng)中蘊(yùn)含的問題為復(fù)雜系統(tǒng)理論和城市道路交通網(wǎng)絡(luò)的研究提供了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
　　 城市道路交通系統(tǒng)的整體行為特征分析是該領(lǐng)域內(nèi)研究的難點(diǎn)與重點(diǎn)之一；這一問題映射到復(fù)雜系統(tǒng)理論研究層次即涌現(xiàn)行為的形成與演進(jìn)過程的特征分析,映射到城市道路交通網(wǎng)絡(luò)研究層次即網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)拓?fù)涮卣鞣治?。從不同的抽象層次思考城市道路交通中?/p>

2、各種問題能夠使我們更清晰地認(rèn)識(shí)到問題的本質(zhì)和發(fā)展方向。
　　 本文在深刻理解復(fù)雜系統(tǒng)定義與基本屬性的基礎(chǔ)上,對涌現(xiàn)作了較為清晰的描述,并對涌現(xiàn)形成和演進(jìn)過程進(jìn)行初步探討,為理解復(fù)雜系統(tǒng)本質(zhì)提供了一種新的框架；同時(shí),為進(jìn)一步研究復(fù)雜系統(tǒng)涌現(xiàn)行為形成和演進(jìn)過程提供理論依據(jù)。本文指出系統(tǒng)行為在某個(gè)時(shí)段內(nèi)受到系統(tǒng)狀態(tài)空間中若干涌現(xiàn)吸引子的共同作用,正是這種聯(lián)合作用使系統(tǒng)行為表現(xiàn)出了多個(gè)模態(tài)的特性,每個(gè)參與施加影響的吸引子都屬于某一種獨(dú)立

3、的系統(tǒng)模態(tài)。在此基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步提出了基于多模態(tài)特征的復(fù)雜系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性建模方法,該方法將多模態(tài)聯(lián)合作用的思想引入系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性建模,為研究復(fù)雜系統(tǒng)涌現(xiàn)行為的動(dòng)態(tài)演進(jìn)特征提供了一種新的理論指導(dǎo)；為具體應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)問題建模分析提供依據(jù)。
　　 網(wǎng)絡(luò)化模型是城市道路交通領(lǐng)域研究最常用的表達(dá)方式之一；同時(shí),復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜系統(tǒng)領(lǐng)域相關(guān)研究重要分支之一。本文通過采用道路服務(wù)水平和交通不連通性等概念構(gòu)建了具有可變結(jié)構(gòu)的城市道路交通動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)模型及

4、其擴(kuò)展模型,其中后者將道路交通狀態(tài)的變化與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓o密關(guān)聯(lián)起來,使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓暾胤从痴鎸?shí)交通流網(wǎng)絡(luò)的特性?；诒本┦械缆方煌鲾?shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)分析表明:城市道路交通網(wǎng)絡(luò)具有三個(gè)基本模態(tài):靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)模態(tài)、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)模態(tài)和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模態(tài),這三種基本模態(tài)分別定義了對應(yīng)的系統(tǒng)行為的演進(jìn)規(guī)律,即模態(tài)子動(dòng)態(tài)性。城市道路交通系統(tǒng)行為的演進(jìn)過程受到這三種模態(tài)的聯(lián)合作用,在某個(gè)時(shí)段內(nèi)因?yàn)楫a(chǎn)生較為主要的影響而被用于表征該時(shí)段內(nèi)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為特征的被稱為主模態(tài)。當(dāng)

5、主模態(tài)產(chǎn)生的影響占優(yōu)覺得優(yōu)勢地位時(shí),被稱為單一作用模式；否則為聯(lián)合作用模式；本文將模態(tài)的作用模式定義為七種,其中三個(gè)單一作用模式和四個(gè)聯(lián)合作用模式。模態(tài)對系統(tǒng)行為的演進(jìn)過程產(chǎn)生影響的程度通過模態(tài)相似性測度計(jì)算方法獲得。
　　 模態(tài)子動(dòng)態(tài)性描述的目的是為了獲得某時(shí)段網(wǎng)絡(luò)行為受該模態(tài)作用而發(fā)生行為改變的程度。通過三種模態(tài)子動(dòng)態(tài)性仿真演進(jìn),獲得某時(shí)段三組仿真演進(jìn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),包括節(jié)點(diǎn)度分布及平均節(jié)點(diǎn)度等,通過模態(tài)相似性計(jì)算公式,獲得在任意

6、時(shí)段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)行為演進(jìn)過程中各模態(tài)產(chǎn)生影響的程度,并以此來區(qū)分各模態(tài)的重要程度和模態(tài)的作用模式。
　　 北京市道路交通網(wǎng)絡(luò)為多模態(tài)動(dòng)態(tài)性建模實(shí)驗(yàn)與分析提供了完整的數(shù)據(jù)支持；本文選取了具有代表性的五個(gè)時(shí)段作為考察對象進(jìn)行了多模態(tài)動(dòng)態(tài)性建模實(shí)驗(yàn)。北京市道路交通網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性建模與分析實(shí)驗(yàn)表明:北京市道路交通網(wǎng)絡(luò)行為在一個(gè)以天為單位的周期內(nèi)呈現(xiàn)出多個(gè)模態(tài)共同作用的特征；在全天的各時(shí)段內(nèi),主模態(tài)所定義的動(dòng)態(tài)性基本能夠描述北京市道路交通網(wǎng)絡(luò)的行為