在城市道路交通网络中,经常会遇到某些路段和交叉口由于自然灾害或交通事故等原因导致路段或交叉口短时间内的失效,进而迅速地影响到网络的大面积拥堵,这种现象在复杂网络中称之为级联失效现象。研究城市道路交通网络的级联失效现象对于预防城市道路交通网络大面积瘫痪、提升路网可靠性具有重要的意义;而考虑级联失效影响的路网中重要路段和交叉口的筛选更具合理性。本文以研究城市道路交通网络级联失效为基础,主要的研究工作如下:(1)首先采用原始法构建城市路网的几何拓扑图,并在已有负载—容量模型基础上,考虑到城市道路网络的有向性和拥堵的局部扩散特性,对模型的初始负荷定义及失效负载重分配的规则进行改进;将城市道路网络中交叉口的失效等效的转换为路段的失效,构建了城市路网的边失效模型和节点失效模型,并采用构建的模型对不同路段和交叉口破坏失效进行了模拟分析,研究了不同路段和交叉口发生破坏后拥挤的扩散过程。采用破坏影响后的路网平均距离增加比例和受影响路段所占比例来反映路段和交叉口的破坏程度。(2)对路网中的路段和交叉口从度、介数、接近度、聚类系数等指标进行拓扑属性的分析,并从破坏影响程度进行了失效影响分析,构建了城市道路交通网络的路段及交叉口的评价模型。最后利用模糊聚类的方法对路段和交叉口进行了聚类。结论表明:只考虑路段和交叉口的一些静态指标并不能够准确判断路段和交叉口的重要度,路网中往往还存在一些潜在的重要路段和交叉口,考虑多种指标对不同路段和交叉口进行聚类更具合理性。(3)通过大连市中心区域道路交通网络进行实例分析。首先对于选取的路网进行拓扑网络图的构建;其次从路网的度分布、介数分布、路网平均距离等指标进行路网的特征分析;然后对路网中的每条路段及每个交叉口进行了失效影响过程分析,验证改进后的级联失效模型的可行性,并对路网中的路段及交叉口的拓扑属性值和其失效影响结果的关系进行了对比分析。最后结合本文构建的重要路段和重要交叉口评价体系对路网中路段和交叉口进行评价,并采用模糊聚类的方法对研究区域中的路段及交叉口进行了划分。