城市道路交通网络级联失效及应急研究

Urban road traffic network is a typical complex network. Cascading failure is an important characteristic of the complex network. With the fast increase of the vehicle quantity and the rapid expansion of the road network in the urban, the risk of the cascading failure may be greater in the urban road traffic network, then, the control and emergency handling of the cascading failure become more important. .How the cascading failure is happened in the urban road traffic network, what factors affect the cascading failure, how the cascading failure should be prevented, and what measures should be adopted after the cascading failure will be researched in this project. .Firstly, the macroscopic model and microcosmic model of the cascading failure are respectively developed based on the complex network theory in order to effectively describe the transmission mechanism of the cascading failure in the urban road traffic network. .Secondly, the most important effect factors of the cascading failure are identified using the risk assessment method. .Thirdly, the multiple traffic management measures coordinated are suggested to prevent the cascading failure according to the most important effect factors. Moreover, the rehabilitation strategies of the hub road sections and the emergency rescue paths are proposed to ensure the basic traffic function after the cascading failure has happened in the urban road traffic network. .Through this project, the road traffic management technique and traffic complex network theory can be effectively developed. Moreover, research achievements have profound theoretical significance and extensive application prospect.

城市道路交通网络是典型的复杂网络，级联失效是复杂网络的一个重要特性。车辆保有量的快速增长、路网规模的不断扩大，城市道路交通网络级联失效的风险越来越大，级联失效的控制和应急处理也越来越重要。本项目将围绕城市道路交通网络级联失效是如何发生的、是哪些因素造成的、级联失效应怎样预防、级联失效发生后应怎么办四个问题展开研究。运用复杂网络理论构建城市道路交通网络级联失效宏观和微观模型，有效描述级联失效在城市道路交通网络上的传播机理。在此基础上，基于级联失效风险评估，辨识城市道路交通网络级联失效的重要影响源。针对重要影响源，构建多措施协同的级联失效预防方法，提出级联失效城市道路交通网络Hub路段的修复策略、紧急救援路径方案等，有效保障城市道路交通网络的基本功能。.本项目研究将有力地促进道路交通管理技术、交通复杂网络理论和方法的发展，研究成果具有重要的理论意义和广阔的应用前景。

车辆保有量的快速增长、路网规模的不断扩大，城市道路交通网络级联失效的风险越来越大，级联失效的控制和应急处理也越来越重要。本项目围绕城市道路交通网络级联失效是如何发生的、是哪些因素造成的、级联失效应怎样预防、级联失效发生后应怎么办四个关键问题展开研究。. 1）基于灾害蔓延理论和负荷-容量模型分别构建了城市道路交通网络级联失效的宏观动力学模型、微观过程仿真模型，从宏观、微观两个层次分别描述了级联失效在城市道路交通网络上的传播机理。. 2）基于比较分析法设计了级联失效影响源重要度的识别流程，并依据失效后果的变化程度来确定影响源是否重要；基于正交试验法设计了影响源重要度排序的计算流程，并应用极差值来排序影响源。. 3）基于节点删除法提出了考虑级联失效的交通网络节点重要度评估方法，设计了能测算所有节点重要度的算法流程；构建了考虑拥挤传播影响的路网容量双层规划模型，下层模型为刻画城市道路交通网络拥挤传播过程的级联失效模型，上层模型确定一定服务水平下路网能承担的最大交通需求（即路网容量）；考虑阻抗增加对级联失效作用的影响，构建了阻抗增加路段和阻抗增加最优值的确定模型来预防级联失效；提出了预防级联失效的路口（路段）单独扩容和联合扩容策略；提出了考虑乘客出行分布不均匀性的DRC接驳公交运行周期优化模型、基于C-均值模糊聚类分析的实时划分控制子区的两阶段模型、复杂场景运动目标视频鲁棒检测方法等来指导道路交通管理工作，尽量避免路口（路段）失效。. 4）设计了基于直接连接节点的节点关闭策略和重要路段的上游路段关闭策略、基于出行网络和道路网络匹配程度构建了出行网络优化的边删除法等来控制级联失效的规模；基于节点修复效果制定了故障路网的修复策略来紧急恢复交通；提出了考虑可靠性的降级路网最优路径搜索方法来指导设立紧急救援路径。. 这些研究将有力地促进道路交通管理技术、交通复杂网络理论和方法的发展，研究成果具有重要的理论意义和广阔的应用前景。