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随着我国城市化的不断发展,城市道路网络也变得更加复杂。近年来由于系统内外的突发事件造成城市道路网络发生大面积拥堵甚至严重交通事故的级联失效情况时有发生。脆性作为复杂系统的一个基本特性,能够很好的解释城市道路网络中的这一行为,故对城市道路网络脆性的研究迫在眉睫。本文在复杂系统脆性理论的基础上,研究城市道路网络的脆性结构和激发机理,从而探究脆性在城市道路网络节点中的传播规律。 首先给出城市道路网络脆性的定义,并在此基础上得到了路网脆性的基本特性。研究了路网脆性的分层结构,将其自下而上分为脆性因子层、脆性事件层、系统结构层和脆性风险层,并进一步从内部和外部两个方面分析了城市道路网络脆性的激发因素,给出了脆性激发过程和网络中各节点的脆性联系函数。 其次对城市道路网络脆性在各交叉口节点间的传播路径进行了研究。路网脆性的传播受其脆性结构的影响,主要包括脆性邻接矩阵和网络拓扑结构两个方面。本文引入图论的方法建立了城市道路网络的脆性图模型,给出了脆性图最大崩溃路径的概念。然后将最大崩溃路径的寻找看作一种特殊的旅行商问题(TSP),建立了基于蚂蚁系统模型的脆性图最大崩溃路径求解模型,并给出算法流程。 由于在脆性传播过程中路网的状态会不断发生改变,所以在脆性图的基础上建立了能够模拟网络动态变化的适应性Agent图模型,给出了模型适应性行为实现的IF/THEN准则,对其动力学模型进行研究并得到了路网崩溃同步的充分条件。然后计算了在不同条件下城市道路网络全局熵的变化规律,发现不同初始权值矩阵对路网全局熵的影响并不显著,路网全局熵的变化主要是由路网的拓扑结构所决定,并分析了不同拓扑结构下路网脆性传播行为的变化规律。 最后,本文以西安市局部道路网络为研究对象,进行了具体的模型构建,通过实验法得到模型的最优参数组合,并使用MATLAB软件计算得出系统的最大崩溃路径及其相应权值,之后就考虑节点适应性行为和不考虑节点适应性行为两种情况分别进行计算,得到所研究道路网络全局熵变化曲线图,从而对脆性传播行为进行了分析。