基于复杂网络的国家综合立体交通网主骨架分析

《国家综合立体交通网规划纲要》中提出要加快建设高效率国家综合立体交通网主骨架.本文借助复杂网络相关理论,以L空间方法构建了国家综合立体交通网主骨架区域网络与城市网络,分析了区域与城市之间的连接情况.结果 表明:在由21个重点区域构成的区域网络中,每个重点区域与其他区域至少有2条路径相连接,且区域网络具有小世界的特点,说明重点区域之间连接紧密,可靠性强.在由116个节点构成的城市网络中,城市间连边以极、组群、组团等不同类型重点区域城市之间的连边为主;在考虑城市空间距离的加权网络中,重庆、西安等节点重要度较高,建议重点关注各种交通方式在这些节点的相互衔接情况以提升运输效率.在鲁棒性分析中,发现加权网络对随机攻击和基于接近度中心性的蓄意攻击鲁棒性较好,而对基于介数中心性和PageRank中心性的蓄意攻击鲁棒性较差.通过对主骨架的网络特性进行分析并识别其重要节点,本文研究结果不仅证实了主骨架规划的合理性,还可为重点区域及城市的综合交通运输规划提供其连接情况、支撑作用与拓扑重要性等理论层面的参考.     

基于蓄意攻击下的民用机场网络级联失效抗毁性分析

在机场网络中单个机场节点的失效往往会波及整个网络。本文运用复杂网络理论构建机场网络级联失效抗毁性评估模型,然后对不同的机场节点进行蓄意攻击,使失效节点负载重新分配,并通过网络的节点失效率来衡量网络的抗毁性。最后以中国华东地区的机场网络进行实例仿真,并对仿真结果进行总结分析,为提高机场网络的抗毁性提出了一些意见和措施。     

危险品运输关联网络级联失效建模及耦合特性

为研究危险品运输关联网络级联失效机理及耦合特性,在提出一个包含物理网络、服务网络和关联边的危险品运输关联网络模型的基础上,通过构建危险品运输关联网络级联失效模型,利用基于节点度的级联失效平均规模作为网络抗毁性评估测度,基于此对比研究了危险品运输网络关联网络级联失效机理及耦合特性.仿真结果表明：危险品运输物理网络和服务网络间关联边的“传导”特性并不相同,相同失效节点数目下,物理网络的级联失效节点数总大于服务网络,通过改变网络模型参数可提升关联网络抗毁性,且提升服务网络的参数比提升物理网络见效更快.上述结论对危险品运输关联网络的风险识别和应急管理具有一定的理论指导意义.     

基于网络演化方法的城市群城际铁路线网规划模型研究

城际铁路网络在城市群一体化发展中发挥着重要作用,在城市群空间结构的 基础上进行合理规划意义重大.本文基于网络演化思想,将节点重要度和城市经济联系强 度指标作为重要参数,在综合考虑城市群社会经济影响的基础上,构建城市群城际铁路 线网布局规划模型,并对城际铁路线网的技术性能和约束条件进行分析,提出节点成长、 线路连接、边权演化规则,设计网络演化机制和城际铁路网络演化算法.以成渝城市群为 对象进行实证分析,得到不同参数组合下的演化结果和城际铁路线网规划方案,验证了 模型的合理性和适用性,对实际城市群城际铁路线网规划工作有一定的参考价值.     

战略投送视角下铁路网抗毁性研究

在战略投送视角下,分析了铁路运输在战略投送中的主导地位,明确了铁路网抗毁性的定义。基于复杂网络理论,运用介数和度识别铁路网中节点的重要度,利用matlab模拟铁路网遭受随机、介数优先和度优先三种攻击模式下的抗毁性。结果表明:在介数优先和度优先攻击下,东部战区铁路网表现出较差的抗毁性;在随机攻击下,表现出较强的鲁棒性。因此提高铁路网络抗毁性要进行合理的规划布局,避免产生介数和度值大的节点;对已存在的重要节点,要建设环线、迂回线等分流及备用线路,做好战备预案。     

中国煤炭运输网络空间演化

为了研究中国煤炭运输网络的演变规律和内在作用机制, 借鉴复杂网络的建模思想, 提出了综合煤炭价格成本和运输成本选择机制的煤炭运输网络演化模型, 并通过调节模型参数, 分析了其对网络特性的影响; 为反映煤炭价格动态波动对节点选择的影响, 构建了服务于演化模型的煤炭价格波动函数; 采用1998年中国煤炭运输数据进行仿真计算, 并将仿真结果与2016年中国煤炭运输网络特性进行对比, 以验证提出的煤炭运输网络演化模型的合理性。研究结果表明: 节点强度比节点度更适合用于分析中国煤炭运输网络特性; 中国煤炭运输网络为异配网络, 移走少数高强度节点会严重影响网络的连通性, 增加煤炭运输进口节点会减小移走少数高强度节点对网络的影响; 增加煤炭运输出口节点能提高中国煤炭运输网络的可靠性, 能大大提高山东、辽宁等地区的港口潜力, 带动地区经济发展; 增加煤炭运输进口节点会使中国东南部沿海地区和中部地区成为关键节点, 也能提高中国煤炭运输网络的可靠性, 但网络抗毁性会减弱, 网络中关键节点与非关键节点连接的倾向性会逐渐减弱, 网络的传递性和紧密程度表现为先升高后降低的趋势。可见, 在增加煤炭运输进出口节点的同时, 应加强对煤炭运输网络的整体规划和对枢纽地区的建设和管理, 合理引导煤炭运输资源配置, 以提高中国煤炭运输网络的整体性能。      

基于经济诱发效应的物流网络综合优化研究

为了实现区域物流网络的整体、动态、多层次性优化,综合考虑区域物流网络运输、仓储、作业成本以及对区域经济的拉动作用,构建基于经济诱发效应的多成本混合结构物流网络（包括物流节点与物流通道）综合优化的双层规划模型。上层解决区域物流宏观规划问题,即决策者的方案设计,从规模、结构和布局的角度控制区域物流网络的总体优化;下层为物流链配流问题,即物流链分配。将贪心法与遗传算法相结合对优化的双层规划模型进行求解。采用Delphi软件平台和SQL Server数据库实现二次开发,构建基于经济诱发效应区域物流网络优化平台,以苏南高速公路物流网络优化为例进行实证分析,证明其优化效果显著。     

节点综合重要度在运输通道线路布局中的应用

为有效、合理地选择运输通道内的节点,从节点功能定位、运输需求特性以及运输方向的不均衡性出发,对常用方法进行修正,建立更能反映实际运输需求情况的节点综合重要度计算方法,并提出以最大范围地覆盖节点需求重要度为目标的选线方法,经温州区域综合运输通道实例验证,该方法效果良好.     

中国进口铁矿石海运网络抗毁性仿真

为研究中国进口铁矿石海运网络应对重大事件攻击下的抗毁性和不同保障措施的有效性,解决传统抗毁性评估测度未能考虑网络整体流量和节点负荷状态的问题,针对现实情景下大型船舶挂靠枢纽进口港后进行沿海中转的枢纽-转运网络特殊性,搭建了中国进口铁矿石海运网络抗毁性模型和评估指标。采用中国进口铁矿石相关港口和航运数据搭建初始网络,并针对不同枢纽进口港数量的网络进行各种攻击策略下的仿真分析。仿真结果表明,由于船舶航线可以进行调整后重新分配货载运输,网络具备一定自我修复能力,但在关键节点受冲击后网络抗毁性将发生突变。此外,提高过载能力可以有效增强网络抗毁性,但其边际增强效益在过载能力达到临界点后变化明显,且提升抗毁性的同时可能会加剧网络拥堵。因此需要加强对黑德兰港、日照 港等网络重要节点的保护,适时增加枢纽进口港和提升港口过载能力,保障新冠肺炎疫情等重大事件冲击下中国进口铁矿石海运网络的抗毁性,同时合理调配码头堆场、设备等资源防范和应对网络拥堵等情况。     

节点综合重要度在运输通道线路布局中的应用

为有效、合理地选择运输通道内的节点,从节点功能定位、运输需求特性以及运输方向的不均衡性出发,对常用方法进行修正,建立更能反映实际运输需求情况的节点综合重要度计算方法,并提出以最大范围地覆盖节点需求重要度为目标的选线方法。经温州区域综合运输通道实例验证,该方法效果良好。     

运输通道系统分析

运输通道理论是交通网发展到综合运输阶段后形成发展起来的,尚需加强.本文系统 地阐述了运输通道的定义、类型与构成要素.从运输联系与运输区划相结合的角度定义为“运 输通道是联结不同区域的重要和便捷的一种或多种运输干线的组合”.运翰通道是交通网的骨 干,承担着区际运输联系的大部分或全部任务,运翰通道是否畅通对于运输网整体的效益起决 定性作用.运输通道的类型有国际性通道、大经济区区际通道、省际通道、省内运输通道. 建设现代化运输通道是我国交通建设的重要任务.为了准确的对通道进行命名和分析,必 须划分运输经济区,从交通地理的角度结合我国区际运输通道布局,拟划分为五大运输经济 区和与其相对应,我国区际运输通道六组.     

城市群公路客运通道与城市交通网络衔接模式选择模型

为了解决城市群背景下公路客运通道与城市交通网络衔接模式选择问题,本文首先基于城市群中各类公路通道特点,量化城市群中城市间通道结构形式,建立城市群通道体系宏观架构模型,对城市群公路客运通道进行分类;其次,提出衔接模式选择模型,通过赋权计算综合城市基础属性指标,根据得到的城市发展规模指数对其进行分类.随后,基于城市连接通道的类别及城市属性,计算判断通道与城市交通网络衔接形式.最后,对成都平原城市群进行算例分析.研究结果表明,设计的衔接模式判断模型能够量化城市群客运通道类型与城市发展规模,有效判断城市群公路客运通道与城市衔接模式,能够为城市群公路网规划提供理论依据.     

综合运输通道客运结构配置的随机饱和熵模型

为寻求系统、科学的综合运输通道最优客运分担,提出用最大熵原理构建客运结构配置模型,基于随机时间价值,选择旅客广义出行时间最小的运输方式,定义了通道内的基本路段饱和度和通道饱和熵,设计了用于求解模型的粒子群算法。分析发现,车外时间差、单位里程票价差、单位里程车内时间差以及旅行距离将直接影响各运输方式客运分担率的高低;以通道饱和熵最大为目标得出的常规铁路最优定价高于现行铁路票价,且通道饱和熵上升了15%,说明铁路票价偏低会造成铁路客运量过于饱和;由通道饱和熵模型得出的最优客运分担结果,缩小了基本路段上各运输方式饱和度之间的差距,实现了运力和运量的有效匹配。     

基于虚拟滚动法的苏南地区综合运输结构优化分析

随着社会经济的高速发展,江苏省苏南地区持续快速增长的交通需求与十分有限的土地资源之间的矛盾越来越突出. 在此背景下,为了充分发挥苏南地区综合运输体系的整体效能,本文借鉴计算机自动控制算法中的滚动优化策略,提出了综合运输结构配置的虚拟滚动优化法. 通过动态的滚动优化流程,保证各运输方式及路径流量分配最优,在供需适应的基础上,确定综合运输结构的最优配置. 以沪宁通道为例,在通道发展现状分析和未来交通需求预测的基础上,分析苏南综合交通供求特性,提出结构优化方案. 本文探讨的综合运输通道结构优化的基本思路、方法,可为苏南地区构建更合理的综合运输网络布局提供一定参考.     

基于多层复杂网络的中欧班列运输网络关键节点识别研究

若运输网络中的重要节点发生故障,中欧班列的运输效率和货物流动会受到严重制约。 本文提出一种基于改进TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution) 法及灰色关联分析的多层网络节点重要性评价方法。首先,以中欧班列运输网络结构特征为基础,构建中欧班列多层网络;其次,选取度中心性、介数中心性及接近中心性等多个评价指标,运用改进TOPSIS法计算节点单层网络重要度评价值,采取灰色关联分析融合得到节点综合重要度评价值;最后,利用多层网络SIR(Susceptible Infected Recovered Model)模型验证方法的有效性。 结果表明：本文识别出的关键节点包含中欧班列主要线路的起讫城市、境内外重要口岸和中欧班列集结中心,结果与实际情况较为契合;采用排序前10%重要节点作为初始感染节点,SIR网络感染率在 20 次迭代后达到 97.8%,本文提出方法的网络节点感染率及传播速率均高于 BC (Betweenness Centrality)算法、DC(Degree Centrality)算法和PageRank算法等传统单一网络排序方法,即识别的关键节点对全局网络的影响更为普遍和高效。此外,根据排序结果从国家层面提出相应的政策建议,有助于提高中欧班列运输网络的鲁棒性。     

交通运输走廊自组织演化机理

从交通运输与区域经济相结合的角度定义交通运输走廊.根据社会-技术系统理论,分析了交通运输走廊的基本结构.将运输走廊看作生物种群,研究其自组织演化过程.在微观层次上提出四阶段生命周期模型,描述运输走廊个体演化的过程;在宏观层次上分析运输走廊的主要演化阶段.根据自组织理论,提出了交通运输走廊自组织演化机理:交通运输走廊与其依托的地域系统和交通运输系统组成多层次的超循环系统,通过自我发展和相互促进的耦合作用方式协同发展.     

河谷型城市公交网络脆弱性研究——以兰州市为例

应用复杂网络理论,以兰州市为例研究河谷型城市公交网络的脆弱性.首先, 根据L 空间模型构建城市公交站点网络,分析该网络静态拓扑特性.然后,基于随意攻击 和蓄意攻击两种攻击模式,建立城市公交网络脆弱性测度指标,并对两种攻击模式下公 交网络的脆弱性进行分析.研究结果表明,由于兰州市特殊的河谷型地形特征,在蓄意攻 击下的脆弱性远远强于其在随意攻击下的脆弱性.最后,结合公交网络脆弱性特征研究公 交网络核心站点选取策略.结果表明,基于度的核心站点选择更适合兰州市公交网络,这 为兰州市交通规划和交通网络优化决策提供理论依据.     

基于OD 聚类分析的区域运输通道特征线确定方法

为更准确、有效地配置通道交通资源,针对运输通道定位问题,提出运输通道 特征线的概念,以运输需求为主导,以OD 时空分布为数据基础,构建OD 投影模型以模 拟交通线吸引原理对需求OD 进行聚类分析的运输通道特征线确定方法,以广湛运输通 道为实例,运用MATLAB 编程进行方法验证.研究表明,运输通道特征线可同时表征运输 通道的空间走向及运输流量,涵盖信息更为全面,对运输通道规划布局、交通资源配置更 具参考价值;运输通道特征线确定方法以需求OD 为依据,体现了市场经济以需求为导 向的基本特征,更能体现交通运输网满足运输需求的本质功能;实例分析最终确定的特 征线为“广州-湛江”,与实际相符.     

危险品运输网络节点失效渗流鲁棒性建模仿真

为了科学地进行危险品运输网络设计和节点选取,减缓突发状况造成的危害, 对突发情况下危险品运输网络节点失效渗流鲁棒性进行了仿真研究.结合液体透过缝隙 自然渗流和复杂网络渗流理论,建立仿真模型.根据设定的仿真场景和流程图,使用 MATLAB进行仿真实验,定量分析网络连通率、渗流节点数、渗流失效率和节点承载力; 定性分析不同节点度节点突发状况和不同节点承载系数对危险品运输网络节点失效渗 流鲁棒性的影响.结果显示,增加节点度过大或过小的节点数量会降低危险品运输网络的 鲁棒性,增加节点承载力则可加强鲁棒性和容错性.