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原文传递强降雨期间城市道路交通系统韧性研究

论文题名：	强降雨期间城市道路交通系统韧性研究
关键词：	强降雨期间;城市道路;交通系统;韧性评估
摘要：	城市道路交通系统作为城市重要子系统，其本身具有综合性和复杂性，极易遭受强降雨或其它不良天气干扰。现有强降雨灾害对城市道路交通系统的影响研究中，大都只关注强降雨灾害对系统造成的直接破坏，忽视了灾害过程中城市道路交通系统功能的具体变化规律。为全面分析强降雨期间，城市道路交通系统所受影响程度，亟需将韧性理论引入城市道路交通系统，研究强降雨期间系统功能变化规律，对提升道路交通系统抗干扰能力有重要意义。　　基于此，本文针对不同降雨强度下城市道路交通系统影响特征及功能变化规律深入研究，构建强降雨期间城市道路交通系统韧性双层评估模型。探究路段积水深度对交通系统的影响差异，构建韧性三角形评估模型。本次研究的主要内容和成果如下：　　（1）归纳总结韧性理论的基本概念。采用文献分析法，可知城市道路交通系统韧性为城市道路交通系统遭受扰动事件影响后系统功能出现下降后能快速恢复到原有功能水平的能力。同现有系统功能评价相关理念进行比较分析，确定采用韧性理论研究强降雨灾害对城市道路交通系统功能影响更具全面性。　　（2）分析强降雨对城市道路交通系统具体影响因素。基于高德态势数据，对不同降雨强度下路段平均行程速度影响进行定量分析，得出降雨强度越大，高等级道路行程速度折减显著。依据行车速度随积水深度衰减模型，得出积水深度对车速折减影响规律。结合速度-流量模型，提出基于高德态势数据获取路段流量的方法。通过分析路段积水对路网结构的影响，发现强降雨对路网结构主要有路段、交叉口功能失效及积水导致路网级联失效等不良影响。　　（3）针对强降雨影响构建韧性双层评估模型。基于强降雨对城市道路交通系统韧性影响研究，结合韧性4R理论，选取鲁棒性、冗余性、谋略性、可恢复性，建立综合评价指标体系，并采用主观赋权法确定权重。结合路段出现积水概率，构建上层韧性评估模型。考虑降雨期间出行者交通需求变化，建立下层用户均衡模型，为上层韧性评估模型配流。基于韧性三角形理论，考虑不同积水路段的影响，结合已建立韧性综合评价指标体系，构建单积水路段影响韧性评价模型，利用DEA评价法得出韧性效率指数。　　（4）以南京市中心城区路网为例进行交通系统韧性评价分析。利用Arcgis和MATLAB软件进行路网拓扑结构研究，得出该区域路网符合小世界网络特征。在暴雨情景下，对该区域交通系统进行了韧性评估，得出暴雨情景下区域交通系统韧性指标数值，反映出暴雨影响下该区域仍体现出高韧性水平。根据每个积水路段对城市道路交通系统的影响进行韧性三角形分析，得出对城市道路交通系统功能影响最大的积水路段。基于单积水路段韧性影响评价结果，对每个积水路段提出相应改善治理措施，可为城市道路交通系统增强抗强降雨灾害能力提供理论依据。
作者：	毕家敏
专业：	交通运输工程
导师：	黄华华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022