一种双重时滞多重边复杂公交网络模型的同步研究*

在传统的建模方法的基础上,建立一种新的城市公交网络模型。根据4种不同的公交路线,通过引入时滞,将两重边复杂公交网络拆分为两个性质不同的子网络。进而研究具有双重时滞两重边复杂公交网络的全局自适应同步,给出自适应同步的一般条件。以 Lorenz系统为例,验证该方法的有效性。     

一种新的多重边复杂公交网络模型

在现有公交网络模型的基础上,建立了一种新的多重边公交线路网络模型.这种 公交线路网络模型以公交线路为节点,公交线路间的若干个相同停靠站点为连边.同时根 据网络拆分的思想,对具有相同站点的三条不同的公交线路,通过引入时滞,将四重边公 交线路网络拆分为四个性质不同的子网络,进而以 Chen 系统为网络的节点,研究了四重 边复杂公交网络的全局同步.改变公交车辆之间的控制强度和相同的站点个数,分析了公 交车辆的人为调度和线路优化对公交线路网络平衡的影响. 最后通过 Matlab 进行数值仿 真,为城市公交网络的合理调度提供理论依据.     

复杂网络同步理论在常规公交调度中的应用

针对传统方法优化公交调度难以保证运营效率达到最优的实际情况,基于城市空间结构与交通系统的内在运行机制,构造城市公交网络模型,利用N个等同节点的时变时滞非线性耦合状态方程的同步理论,使公交调度网络系统达到渐进稳定,即各线路乘客流量达到一种动态平衡.该调度方法能使整个公交系统达到动态平衡以实现"动态"调度,以兰州市公交网络系统的部分公交线路为例,验证了该模型及方法的有效性.     

基于CML的多重边复杂公交线路网络相继故障研究

为给城市公交系统的规划、建设和管理优化提供决策依据,在现有公交网络模型的基础 上,以常规公交线路为网络的节点,公交线路间的若干个公共停靠站点为连边,建立了基于耦合 映像格子的多重边复杂公交线路网络模型,基于该模型研究了多重边复杂公交线路网络的相继故 障问题。通过Matlab 数值仿真技术,详细分析了扰动幅值和耦合强度对网络相继故障的影响。研 究结果表明：蓄意攻击多重边复杂公交线路网络中度最大的节点最容易造成网络全局故障;另 外,耦合强度和扰动幅值越大,多重边复杂公交线路网络越容易发生相继故障。     

公交—地铁复合网络构建及网络特性分析

公交和地铁是城市公共交通系统中最主要的两个组成部分,在大力推行公交优先政策的今天,我们却发现公交分担率并没有得到明显改善.本文运用Space L和Space P方法分别构建了北京市公交—地铁复合网络及其子网络.实证研究了公交—地铁网络的基本拓扑性质并对复合网络及其子网络的网络特性进行比较,从整体的角度,综合性地分析城市公共交通运输网络的特性及换乘状况.结果表明,北京市公交—地铁复合网络具备小世界和无标度网络特性,同时也证明了地铁及公交各自特点的充分发挥,二者高效的相互配合、衔接,是整个公共交通运输系统发挥最大效能的基础.     

一种基于加权复杂网络的最优公交换乘算法

用space P方法对公共汽车交通网络(公交网络)进行建模,得到一个无权的复杂网络模型,并简单分析了其统计特性.利用广度优先搜索算法得到需换乘两公交站点间的所有最少次数换乘方案.在此基础上,引入了网络点权,即站点的经纬度,进而得到网络的边权,即站点间的直线距离,把公交网络进一步建模成一个加权的复杂网络模型.结合得到的最少换乘次数方案,最终得到一种在保证换乘次数最少的基础上站间总直线距离也最短的换乘方案,并用杭州的实际数据验证了此算法的有效性.     

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为了研究城市公共交通网络的动态特征,本文在现有公交网络模型的基础上,运用space P方法和space R方法分别建立了公交换乘网络和公交线路网络.然后将这两个网络作为子网络,并通过换乘网络中停靠站点和线路网络中的公交线路之间的联系构建了一类新的双层耦合公交网络模型.该模型能够很好地反映出行乘客与公交运营车辆之间的联系.基于耦合网络的同步理论,以非线性Lorenz系统为网络的节点,研究了双层耦合公交网络的同步问题.最后,采用Matlab仿真技术分析了公交运营中的人为调度、公交线路之间公共停靠站点的数目,以及站点之间的可达性对双层耦合公交网络平衡的影响.     

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.     

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.     

换乘系统运行特征及其在城乡公交网络的应用

论文分析公交同步换乘系统的运行特征,包括适用公交网络、线路发车间隔与应用时段、协同的时刻表、同台换乘的枢纽、运行可靠性保障要求等。结合城乡公交网络布局与换乘衔接需求特征,提出城乡公交网络应用同步换乘的可行性：城乡公交轴辐式网络适用于同步换乘系统的应用,同为长间隔发车的干支线间客流换乘诉求亟需同步换乘,城乡公交运行准点性与枢纽用地条件能保障同步换乘系统的可靠运营。分析应用同步换乘系统需解决定位选择、协调网络布局与时刻表设计、提高运营可靠性等问题,使其更好地发挥作用,提升城乡公交服务质量。     

脉冲混沌神经网络的全局指数同步性

为研究脉冲神经网络的动力学行为,基于驱动-响应概念分析了两种具有可变时滞的脉冲混沌神经网络的全局指数同步性.假设激活函数满足严格单调递增,用神经网络的权系数、自反馈函数及激活函数构造不等式.根据向量Lyapunov函数理论,得到了驱动-响应系统全局指数同步充分条件的方程,即该方程小于0.数值仿真结果证明了该充分条件的正确性.     

时变拓扑结构复杂动力学网络的同步

首先构造一类时变拓扑结构复杂动力学网络模型,其次设计自适应控制器对该网络进行控制,应用Lya-punov稳定性定理,证明该类动力学网络的同步中,这种自适应控制器的可行性.最后利用Matlab进行仿真,结果证实该控制器的有效性和这类网络的可控性.     

基于复杂网络同步城市快速路协调控制研究

基于复杂网络同步,本文研究城市快速路多入口匝道协调控制问题.采用元胞传输模型建立城市快速路节点耦合的复杂网络动力学模型,以同步为目标设计多入口匝道协调控制器并确定控制策略,其中牵制节点对应需施加控制信号的入口匝道,推导出城市快速路网络系统同步的稳定性条件,以此得到牵制节点和反馈增益矩阵.通过具体例子仿真验证了本文协调控制方法的有效性,能以较小的控制范围代价达到抑制交通拥堵从而提高道路通行效率的目的,控制效果优于传统协调控制方式,可进一步推广到大规模城市交通网络系统.     

基于新型Smith预估器的网络控制系统

提出了一种针对网络时延和被控对象时延的新型Smith预估器,以便有效地抑制网络时延对网络控制系统性能的影响.该预估器不包含网络时延预估模型,无需对网络时延进行在线测量、估计或辨识,适用于网络时延为随机、时变和不确定的网络控制系统.仿真结果表明,在网络时延大于1个乃至数十个采样周期的情况下,基于该新型Smith预估器的网络控制系统具有较强的鲁棒性,且具有良好的动态性和抗干扰能力.     

Research on Network Delays of Networked Control Systems

In networked control systems (NCS), the main problem is time delays induced by communication network, which can deteriorate the performance of the systems, even cause the systems instability. If we know the exact network delays, we can compensate for their effect by modifying the parameters of the controller. Hence how to get the knowledge of these delays in the network is critical. This paper analyzed the different characteristics of network delays from sensor to controller and from controller to actuator and presented the methods of online evaluaticm of these delavs. The experiment shows these methods are valid.     

数据驱动的共享单车停放区规划方法研究

从宏观和微观两个角度研究共享单车停放区规划方法,宏观层面解决停放区选址定容问 题,微观层面进一步优化每个停放区内部的停车位布局问题。宏观层面利用DBSCAN对共享单 车停/取点进行聚类分析得到停/取需求点;然后考虑共享单车使用者路径选择、停/取点选择和停 放区服务能力约束,建立混合整数线性规划模型优化停放区选址及容量。微观层面充分考虑行 人、自行车与汽车之间的影响,其中行人和自行车采用改进社会力模型进行仿真,并考虑共享单 车使用者最优停放区选择;汽车采用智能驾驶模型进行仿真。停车位布局通过仿真通行效率及 混合交通流风险进行评价,并基于代理模型进行优化。该方法应用于北京市崇文门地铁站周边 共享单车停放区规划,验证了方法的有效性,该方法可提高混合交通流通行效率,降低交通风险。     

交通运输网络系统工程

网络化是交通运输系统的自然属性，交通基础设施建设与管理、系统的运营与服务，以及相关配套的政策与管理体制对于系统网络化都有内在需求.本文首先给出了交通运输网络系统工程的定义，并从交通运输网络系统工程中存在的科学问题及未来展望两个角度开展了详细论述.从交通运输系统复杂网络分析、交通运输系统网络化组织运营管理和城市交通系统网络化控制与诱导三个方面介绍了国内外研究与工程实践的最新现状，归纳总结了其中存在且迫切需要解决的科学问题.交通运输系统复杂网络分析的关键科学问题是探索不同交通运输网络拓扑结构与交通动力学时空演化规律、网络承载力、可靠性之间的动态耦合及匹配关系.交通运输系统网络化组织运营管理的关键科学问题是在交通基础设施物理结构为复杂网络的条件下，具有目标异性的多博弈主体(政府、运营企业、乘客等)之间如何实现利益平衡或达到帕累托最优.对于交通运输网络系统工程的未来发展，本文认为重点需要加强对综合交通运输网络系统工程的理论与方法论体系的研究，围绕“综合交通网络的构造演化机理”“城市交通网络供需平衡机理”“多层综合交通网络结构复杂特性及其动力学过程”“出行行为的多样性及可预测性”等问题进行探索.此外，由于新技术环境下的交通系统将出现颠覆性的变革，交通网络运输系统工程的内涵和外延也需要进行根本性的升级改造.具有自驱动、自组织、自决策能力节点的柔性交通运输网络及其共享运行机制，将会是交通运输网络系统工程未来的一个重要研究领域.     

Adaptive Synchronization in Small-World Dynamical Networks

Adaptive synchronization in NW small-world dynamical networks was studied.Firstly,an adaptive synchronization method is presented and explained.Then,it is applied to two different classes of dynamical networks,one is a class-B network,small-world connected R o¨ssler oscillators,the other is a class-A network,small-world connected Chua's circuits.The simulation verifies the validity of the presented method.It also shows that the adaptive synchronization method is robust to the variations of the node systems parameters.So the presented method can be used in networks whose node systems have unknown or time-varying parameters.     

中国铁路网的拓扑特性

从铁路的基础设施、停靠站点及系统换乘3个方面构建了物理网、运输网和换乘网3种网络模型,运用统计分析的方法分析了它们的拓扑特性.统计结果显示：铁路物理网的平均聚集系数近似为零,多数节点的度数为3,遭受突发事件,很容易造成不连通.铁路运输网大部分节点度数为2,平均经过12.49个车站到达目的地,铁路换乘网具有较大的平均聚集系数和较小的平均最短距离,该网络是具有无标度性质的小世界网络.文中给出了重要节点的标定方法,并运用此方法标定了中国铁路网的重要节点.在此基础上,分析了在不同攻击情况下的网络弹性,结果显示铁路换乘网对于随机攻击具有很好的容错性.