脆弱性理论在城市路网中的应用研究

摘要：如何识别路网尤其是城市中的关键路段并保证这些路段从设计之初便安全可靠已经成为了交通研究中的一个重要课题，并引起了越来越多学者的关注。基于以上原因，本文首先介绍了路网脆弱性的定义，其次分析了路网脆弱性的研究现状，最后探讨了路网脆弱性未来的研究趋势。

关键词：城市路网；脆弱性理论；研究现状

中图分类号： TU997 文献标识码： A 文章编号：

1 路网脆弱性的定义

脆弱性这一概念起源于对自然灾害的研究，于20世纪90年代开始受到关注，并逐渐应用到灾害管理、生态学、经济学等领域中，而把脆弱性引入到交通领域的是Berdica ,他把路网的脆弱性定义为一个易于受事件影响而导致路网的服务水平极大下降的敏感系数[1]。后来又有其他学者对脆弱性进行了定义，比如国内学者杨露萍认为道路交通网络脆弱性是道路交通网络中某些单元( 包括节点和路段) 受到突发事件攻击导致该部分损毁或失效，通过路网单元间的相互作用以及外界的持续影响，这种损失或失效不同程度地在其他单元间传递，并最终引起整个道路交通网络损失的量度[3]。

2 路网脆弱性的研究现状

随着专家和学者对路网脆弱性重要性认识的加深，对其研究的也是越来越多，并取得了一定的研究成果。Parment Luathep 提出了一种基于敏感性分析的脆弱性测度方法，该方法采用相对可访问性指数作为评测网络中线路重要性的指标，找出了路网中的关键性路段，并在苏福而斯市和曼谷大都会区的大型路网中得到了应用，验证了该方法较传统路网脆弱性研究方法快速高效[4]。Zhang and Levinson 对交通网络脆弱性和易碎度进行了区分，认为路网的易碎度和网络的链接有很大关系，而路网的脆弱性则取决于路网中关键性的节点和链接[5]。

尽管国内对脆弱性的研究发展的不如国外好，但是经过相关学者的努力，还是取得了一定的研究成果。胡一竑基于GIS技术和复杂网络理论，分析了包括杭州、苏州在内的江浙四座城市的街道网络的基本拓扑性质，并进行了城市街道网络的脆弱性分析，发现整个网络对于随机攻击表现较好的鲁棒性，但对于蓄意攻击却表现出了较高的脆弱性[6]；涂颖菲将通信领域中的最小割频度向量引入到了路网的拓扑脆弱性评价中来，并取向量各维度值的加权均值作为拓扑脆弱性的测度指标，并用该指标对实例网络进行了计算，验证了该指标具有可比性和有效性[7].

3路网脆弱性未来发展趋势

近期自然灾难对基础设施网络的损害, 越来越多的学者开始关注如何正确地检验网络的脆弱性的研究，从而能够有效地保护这些和人们生活息息相关的网络。而现存的网络易损性的研究往往着眼于网络的结构特征，这些特征往往忽略了一些重要的因素, 比如用户的行为、网络的流量以及网络成本等。城市路网是一个人、车、路三者互动的复杂系统，其中的交通流具有人的行为选择特征。交通网络的流量分配将涉及到出行者选择行为的互动,这种行为的互动涉及包括出行发生、方式选择、运量分布以及交通配流等诸多问题。交通网络的脆弱性分析不仅要研究交通流的特性,还要研究道路的交通特性、人的交通特性等。这就使得研究问题更复杂、更具挑战性。

另外，虽然现有的脆弱性测度方法对于评价交通运行状态都是有效的，但同时也存在着一些问题，那就是到底路网到什么程度才算脆弱？到目前为止没有一个统一的量度；而现有的各种脆弱性评价方法在一定的假设条件下，都具有一定程度上的合理性，但也具有局限性。因此，以信息技术理论为载体构建较为合理的当量等价替换模型，对现有各种评价方法的结果进行当量替换，是未来需要引起重视的方向之一。

4 总结

目前，路网脆弱性的研究才刚刚起步，路网脆弱性还没有引起人们足够的重视，国内外相关的研究还不是很多，还需要许多需要深入研究的地方。路网脆弱性概念的模糊性、多样性和交通运输网络系统的复杂性，使得路网脆弱性的研究进展缓慢，但是随着国家相关部门对路网脆弱性认识的重视，相信在不久的将来对其研究的会越来越多，路网脆弱性评价也将朝着定量化、多指标、综合评价的方向发展。

参考文献

[1] Berdica K．An introduction to road vulnerability: What has been done，is done and should be done［J］．

Transport Policy， 2002( 9) : 117-127．

【2】Husdal J．The vulnerability of road networks in a cost benefit perspective[C]．Proceedings of the Transportation Research Board AMual Meeting，Washington DC，USA，2005：I一17．

【3】杨露萍，钱大琳. 道路交通网络脆弱性研究[J].交通运输系统工程与信息. 2012 ,12(1):105-110.

[4] ParametLuathep·Agachai Sumalee·H.W. Ho·Fumitaka Kurauchi. Large-scale road networkvulnerability analysis:a sensitivity analysis based approach[J]. Transportation 2011(38):799-817

[5] Zhang, L. Levision, D. Investing for reliability and security in transportation network[J]. Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board. 2008(2041):1-10

[6] 胡一竑,吴勤旻，朱道立.城市道路网络的拓扑性质和脆弱性分析[J].复杂系统和复杂性科学，2009,6(3)：69-76.

[7] 涂颖菲,杨超，陈小鸿。路网拓扑脆弱性及管件路段分析[J].同济大学学报（自然科学版），2010,38(3)：364-379

作者简介：沈利兵，男，河南人，硕士生，重庆交通大学信息科学与工程学院，计算机应用技术专业，研究方向：路网可靠性工程。