基于节点中心性的高速公路应急资源点布局优化研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:cj304465902
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高速公路网络化运行特征日渐显著,对于路网中起关键连接作用的枢纽节点,若出现突发事件不及时处理,会引起周围路网大面积长时间拥堵,提高这些关键节点的应急保障有助于提升路网整体应急水平。目前高速公路应急资源储备存在管理主体多元、依托属地分散储备、物资的应急救援功能不明确等问题,影响了应急网络化响应效率。因此,研究设置布局合理、功能齐全的高速公路应急资源点,对推动高速公路应急管理水平提高有重要意义。本文从复杂网络角度出发,通过分析路网拓扑结构和节点中心性,识别路网中的关键节点,基于应急需求点节点中心性研究高速公路应急资源点布局优化问题。首先,分析当前高速公路管理模式和应急管理现状与问题,提出基于路警联合管理的应急物资集中储备模式,明确应急资源点功能。其次,基于复杂网络理论,构建高速公路基本结构拓扑网络、里程加权拓扑网络和交通量加权拓扑网络,从度中心性、中介中心性、接近中心性和网络效率中心性四个角度选取了8个指标,构建基于熵权法-TOPSIS的节点中心性综合评价模型,并利用matlab编程求解,评价结果作为后文应急资源点选址模型中需求点权重。再次,考虑资源点功能结构合理化,构建多级应急资源点布局体系,各级资源点功能和辐射范围不同,利用系统聚类对应急物资进行需求分级评价,提出各级资源点物资配置策略。最后,基于集合覆盖模型,考虑应急时效性、公平性和成本控制的要求,以设置数量最少为上层目标;基于P-中值和超额覆盖模型,以整体时效性和多重覆盖为下层目标,构建双层多目标资源点选址布局优化模型,利于Lingo软件编程实现模型求解。以武汉城市圈高速公路网为实例分析对象,对154个节点中心性进行评价,结果显示武汉市高速环线上的关键节点较多。以构建“应急资源站-应急资源中心”两级应急资源点为例,模型求解确定了18个应急资源站和6个应急资源中心的位置。对比未考虑中心性,结果显示,优化布局方案提高了路网中关键节点的应急时效性和覆盖次数,验证了模型的可行性。对比设置不同应急资源点数量发现,资源点数量越多,应急效率越高,增加1~2个对整体应急效率提高较明显。本文为应急资源点选址提供了新思路,研究成果对武汉城市圈高速公路应急资源点布局有一定指导意义。
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