道路运输网络的脆弱性本质

全球主要城市都面临道路运输网络性能问题，交通需求的持续增长对城市道路网络的最优运行和交通控制策略的效率构成了重大挑战。运输系统的运行被广泛认为具有脆弱性，即性能损失随干扰幅度的线性增长呈指数增长。同时，风险工程界正在接受反脆弱性的新概念，使系统能够从过去的事件中学习，并在前所未有规模的干扰下表现出改进的性能。在本研究中，基于已建立的交通流理论知识，即宏观基本图（MFD），我们首先进行了严格的数学分析，从理论上证明了道路运输网络的脆弱性。随后，我们提出了一种基于偏度的指标，该指标可以轻松应用于仅依赖MFD相关参数来交叉比较不同网络的脆弱程度。最后，我们实施了用真实网络数据校准的数值模拟，以弥合理论证明与实际操作之间的差距，结果显示高阶统计量和随机性对网络脆弱性的增强效应。本工作旨在证明道路运输网络的脆弱性，并引导研究人员在未来网络和交通控制策略中采用反脆弱性设计方法。