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基于韧性评估的降雪条件下城市道路网络恢复决策研究
| 论文题名： | 基于韧性评估的降雪条件下城市道路网络恢复决策研究 |
| 关键词： | 城市路网;韧性评估;自然灾害;交通恢复;应急管理;混合离散粒子群算法 |
| 摘要： | 城市交通作为城市关键基础设施之一，具有开放且复杂的特点，极易遭受极端天气、自然灾害、恐怖袭击等突发事件的侵扰。就极端天气而言，近几年我国各地区遭受雨雪侵袭事件诸多。每逢冬季，我国北方地区更是时常受到雪灾的影响，造成路网服务水平急剧下降，不仅阻碍城市社会经济发展，更严重的是，无法及时保证救援、救灾需要。因此，及时恢复雪灾下受损城市路网至关重要。本文以受损城市路网为研究对象，旨在研究当受降雪影响导致路段受损，即路段通行能力下降时，充分权衡管理者和用户双方利益，构建路网恢复模型，为受损路网的恢复提供了新的思路。本文主要研究内容包括： 首先基于出租车GPS数据求取道路平均车速，计算道路通行能力，选取合适的路阻函数并进行参数标定，进一步获取交通流量，提出一种通过道路平均出行速度获取交通流量的方法。 从路网性能出发，根据路网性能随时间的动态变化曲线，确定了降雪条件下城市道路网络韧性定义。为有效提高城市应急管理的效率，本文在考虑满足出行者最低性能要求下，基于路网性能曲线，从时间韧性和性能韧性两个维度出发，提出一种面向出行者最低性能需求的城市路网韧性综合评价体系。 随后将韧性度量与路网优化相结合，为实现路网的恢复，构建了基于韧性评估的路网恢复双层优化模型，其中上层模型为混合整数规划模型，以增强韧性综合指标作为路网恢复优化目标，以确定待恢复受损路段的选择及恢复先后顺序，同时考虑时间、资源等约束；下层模型为用户均衡模型，用来反映出行者在上层决策下的路径选择行为变化。针对本文所构建的双层优化模型，以混合离散粒子群算法为基础进行算法设计，并结合本文模型特点对其进行改进。最后通过哈尔滨市路网进行案例分析，证明了模型及算法的适用性，并分析了韧性侧重因子、除雪队数量以及出行者最低性能需求对路网恢复策略的影响。 通过案例分析说明了所构建模型可以在满足出行者最低性能需求下有效的提升路网韧性水平，同时有效提高城市应急管理效率，完善了灾后城市路网恢复方面的研究，一定程度可为决策者提供较为科学的决策支撑。 |
| 作者： | 胡晓甜 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 王健 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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