道路网络在交通事件持续期的动态可靠性研究

交通事件持续期的拥挤与延误是影响道路网络服务水平稳定性的重要因素。然而已有的道路网络可靠性研究通常忽略了在交通事件持续期内道路网络性能具有的随机动态性，同时其所采用的静态模型也不能应用于随机动态环境下的道路网络可靠性分析。针对已有研究存在的不足，本项目将可靠性分析引入交通事件持续期的道路网络，建立以随机过程为基础的道路网络动态可靠性分析模型，以准确刻划道路网络在交通事件持续期的随机动态特性,为限制交通事件对道路网络性能的影响，减少或减轻偶发性拥挤所造成的后果，提高道路网络服务水平提供更为科学合理的决策依据，具有重要的理论价值和广阔的应用前景。本项目的主要内容包括：交通事件持续期内出行者交通行为的分析；交通事件持续期的道路网络动态可靠性指标的定义；基于随机过程的交通事件持续期的道路网络动态可靠性分析模型；Monte Carlo法结合启发式算法的混合求解算法。

青年科学基金项目（编号：50908196）按计划进行。项目取得主要成果如下：.⑴建立了描述交通事件持续期间的道路网络中出行者交通行为及交通流特性的模型。.首先，提出一种基于灵敏度分析的模拟方法, 以分析随机网络中路段流量的波动特性。该方法将路径选择分散参数假定为一个正的随机变量, 以反映在不确定环境下出行者路径选择行为的随机特性；.其次，在随机过程理论框架下提出了基于Logit选择的随机动态分配模型描述随机动态路网系统状态的日常变动。模型中引入了一个关于出行者理解行程时间的动态学习模型刻画出行者通过前一时期的实际行程时间和理解行程时间对当前时期的理解行程时间进行更新的过程。基于Logit选择模型建立了随时间变动的路径选择概率函数，将路径流随机向量的联合概率分布近似为条件多项分布，据此提出了随机动态分配模型。.改进了事故影响下的动态流量加载模型，基于Logit选择原则描述出发时刻的路径选择概率，建立了事故影响下的拟动态模型。在速度-密度模型中，利用分流合流模型及速度-密度函数，分别建立路段容纳车辆数和非事故路段走行时间模型，通过分析事故路段交通流的演化过程，利用交通波理论估计排队长，建立事故路段走行时间模型。.(2)交通事件持续期路网动态可靠性建模与求解.通过路网系统的随机失效序列分析，基于随机序列的首次失效时间定义了另一个衡量道路网络不间断地提供可靠服务能力的动态可靠性指标。该指标定义为路径性能维持可靠状态的持续天数等于给定天数的概率。此外，还定义了动态行程时间可靠性和容量可靠性。上述动态可靠性指标均明确地考虑了可靠性指标本身随时间的变化，是对传统可靠性指标在动态环境下的扩展。采用了两种不同的可靠性评价方法：首先，考虑路网供给随机变化，将路段容量视为离散随机变量，结合随机动态分配模型提出了基于Monte Carlo模拟的动态可靠性指标评价算法，并在数值算例中对提出的指标和评价方法进行了验证和分析；将交通事故持续时间离散化，建立以路段传输模型和Logit路径选择模型为基础的拟动态模型，得到时段内到达车辆数及其走行时间，计算车辆平均走行时间和事故影响时间内的允许容纳车辆数；将事故持续时间，事故严重程度及事故发生位置看作随机变量，基于蒙特卡洛技术计算路网行程时间可靠性。