[发明专利]一种基于安全域的交通网络安全评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通网络领域，本发明将配电网安全域跨学科应用于交通网络，尤其涉及一种基于安全域的交通网络安全评价方法。

背景技术

交通网络需对交通运行、交通环境及社会公共事件具有承受力^[1]。对于交通网络在服务能力严重下降时能否维持稳定运行的特性被定义为交通网络脆弱性，它强调的是随机事件或有意攻击对交通网络造成的损失或影响^[2]。这里的事件包括恶劣的环境以及自然条件、突发性的公共事件、日常性的交通事故^[3]。脆弱性是交通网络研究中新的热点和难点问题。在交通网络规划、建设和运营管理时合理考虑脆弱性因素，可以避免因突发事件攻击导致交通系统服务水平过度降低。

交通网络脆弱性的研究主要在两个方面：一是单纯从网络拓扑的角度，考虑突发事件攻击对网络连通性能的影响^[4-5]；二是在前者基础上考虑车流运行情况，研究路段阻塞时交通网络通行时间的变化^[6]。交通网络的脆弱性等指标侧重对整体网络运行性能的评价，而缺乏对于部分路段发生故障可能性的预测及预防性的控制的研究。

发明内容

本发明提供了一种基于安全域的交通网络安全评价方法，本发明可以确定任意给定交通网络发生N-1阻塞后，其余路段的流量是否饱和，从而确定交通网络是否稳定运行，详见下文描述：

一种基于安全域的交通网络安全评价方法，所述交通网络安全评价方法基于N-1安全域，所述交通网络安全评价方法包括以下步骤：

计算N-1约束下交通网络安全域，通过交通网络安全域获取交通网络安全域边界方程组；

计算某一条路段阻塞后，其余各路段的安全边界距离；

通过安全边界距离对交通网络进行安全评价，并对安全评价结果进行可视化。

其中，所述交通网络安全域具体为：

对于确定拓扑和容量的交通网络在运行过程中，所有路段都满足N-1安全性工作点的集合，集合在多维空间中具有唯一确定的边界，边界内的所有工作点是安全的，边界外的工作点是不安全的。

所述通过安全边界距离对交通网络进行安全评价具体为：

若所有路段的安全边界距离均大于0，表明在发生N-1阻塞时交通网络仍能保证正常运行；

若存在安全边界距离小于0，表明发生N-1阻塞时会导致其余部分路段过饱和；

若存在安全边界距离等于0，则交通网络为临界安全状态。

所述交通网络安全域的表达式为：

其中，f_ij为两点间第k条路径的流量；c_ij为两点间第k条路径允许通过的最大车流量，即容量；f_mn与c_mn分别表示最短路径中各路段的流量与容量；h_mn表示流量分配到最短路径的比例；Q为容量的倍数，为常数。

所述安全边界距离的表达式为：

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明将电力网络的安全域理论在城市交通网络中加以实现，为分析城市交通网络的稳定性与安全性提供了一种新的方法，可以对拓扑网络的安全性进行评价，它具有以下特点：

(1)仅需拓扑结构、流量、车速，就可描述城市路网的稳定性能；

(2)安全边界距离的正负描述了路网能否在路段拥堵时稳定运行，进而判断工作点是否安全，安全边界距离的数值可量化表现路网的稳定程度。

附图说明

图1为一种基于安全域的交通网络安全评价方法的流程图；

图2为算例示意图；

图3为工作点与安全边界的位置关系示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。