基于复杂网络理论的广州轨道交通网络可靠性研究

城市轨道交通网络是由轨道线路和车站组成的复杂网络,利用复杂网络理论探讨轨道线网的可靠性对提升其可达性和运营效率有重要意义. 采用space L方法对广州轨道交通网络进行了拓扑建模,计算分析了节点度、聚类系数、平均路径长度等指标及其分布规律,并重点研究了换乘车站故障情况下整个轨道交通网络受影响程度及可靠性. 结果表明,现阶段广州轨道交通网络呈现随机网络的特征,换乘车站发生运营故障将严重影响网络中的较长距离出行,降低轨道交通网络的客流吸引度,广州轨道交通网络在换乘车站故障后其全局效率降低,局部效率不变,车站之间的紧密程度较差.     

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城市轨道交通网络是由轨道线路和车站组成的复杂网络,利用复杂网络理论探讨轨道线网的可靠性对提升其可达性和运营效率有重要意义. 采用space L方法对广州轨道交通网络进行了拓扑建模,计算分析了节点度、聚类系数、平均路径长度等指标及其分布规律,并重点研究了换乘车站故障情况下整个轨道交通网络受影响程度及可靠性. 结果表明,现阶段广州轨道交通网络呈现随机网络的特征,换乘车站发生运营故障将严重影响网络中的较长距离出行,降低轨道交通网络的客流吸引度,广州轨道交通网络在换乘车站故障后其全局效率降低,局部效率不变,车站之间的紧密程度较差.     

北京市地铁网络拓扑结构复杂性研究

针对北京市地铁实际网络及运营关系，分别构建了SpaceL和SpaceP拓扑结构模型．基于复杂网络理论，应用现有和新的特征统计指标对两种不同的拓扑结构模型复杂性进行了分析．对SpaceL模型的研究显示，其节点度符合指数为4．1的幂律分布，满足无标度特性；其网络平均距离为15．26，连通度为0．36，代表容错性的补图效率为96．7％，说明其具备小世界网络短距离、高容错性的特点，但不同节点的补图效率显示，少量hub节点的故障会对网络造成较大损失，需重点防护．对SpaceP模型的研究显示，其网络度分布同样具有“幂律结尾”的无标度特性，幂指数为4．2；其平均距离为2．68，小于网络规模的对数（5．2），聚类系数达到0．94，具有明显的小世界特征．研究表明无论是实际网络还是运营层面上，地铁线网都具有复杂网络特征，这对进一步研究地铁线网的结构特性具有启示作用．     

城市轨道交通网络化客流特征及成长规律——基于京沪穗深城市轨道交通网络客流数据分析

中国各大城市轨道交通将陆续进入网络化运营阶段,然而对于网络化进程中客流特征及成长规律尚缺乏深入细致的分析与研究。对北京、上海、广州、深圳4个城市轨道交通网络化进程中的客流特征及成长规律进行系统总结,涉及客运量及客运强度、断面客流量分布、线网换乘系数、乘距与运距、客流时间分布等。同时,针对轨道交通沿线土地利用、线网规模、服务水平、票制票价等影响客流特征变化的主要因素进行分析。在此基础上,对当前中国城市轨道交通规划、建设、运营组织的若干关键问题提出建议。     

城市轨道交通网络化运营安全对策研究

随着我国城市轨道交通网络化进程的快速推进,轨道交通的运营管理方式正从单线相对独立运营逐步向多线综合运营的方式转变,形成了轨道交通网络化运营的新局面.新线路、新技术、新设备的密集投入使用,轨道交通网络结构日益复杂,不同轨道交通线路制式和功能多元化等因素都使得网络化运营管理的难度大大增加.因此,研究城市轨道交通各线路间的协调问题,制定合理的网络规划和运营计划,提高各线路规划和运营协调性,对于保证轨道交通网络的高效、安全和可靠运营具有重要的意义.     

基于不同划分优度的因特网拓扑聚合特征

因特网拓扑的社区聚合特征对网络性能具有重要影响.本文选取两种不同的社区划分算法：基于模块度Q的MOME算法与基于伸缩变换覆盖测度SCM的SACA算法,利用10年实际测量数据,对因特网AS层拓扑分别进行社区划分,获得的社区结构具有显著差异,究其根源在于两种算法采用的社区划分优度不同.分析发现：微小社区占大多数的幂律分布以及社区结构以星型为主的现象是SCM测度自身限制的效果.基于模块度Q的社区划分显示因特网拓扑聚合程度显著且呈增长趋势,社区规模随网络规模增长,社区结构以稠密的非星结构为主.研究表明,设计适当的社区划分优度及划分算法对于正确理解实际网络真实聚合特征具有重要意义.     

基于复杂网络理论的福州城市轨道交通网络特性研究

基于复杂网络特性理论构建福州规划至2021年的城市轨道交通拓扑网络,通过计算该网络的度分布、平均聚类系数、网络直径等特征指标对该网络的便捷性,连通性及站点的可达性等进行分析,通过PageRank值计算判别该轨道交通网络的重要车站,为福州轨道交通网络后期的规划、建设及运营提供有效的指导依据。     

城市轨道交通乘客换乘决策因素分析

许多城市的轨道交通系统已经完成从单线运营到多线网络化运营的转变.伴随网络化发展而来的集中换乘客流,给轨道交通的规划建设与安全运营提出了挑战.以上海市轨道交通为例,通过对比手机信令与客流分配模型两种统计途径下的换乘客流差异,探究乘客换乘行为特征与换乘决策影响因素.将绕行换乘行为归纳为6类:高辨识度换乘车站、换乘不便捷车站、多功能复合型车站、长距离少换乘、避免拥堵和纸面地图误导.考虑轨道交通换乘站自身属性,对未来城市轨道交通客流分配模型提出改进方向,为轨道交通网络规划提供参考.     

上海轨道交通建设:转型期挑战及应对理念

上海轨道交通建设正处于城市交通发展的"瓶颈"期,也是"由线到网"的建设转型期.目前上海轨道交通已经建成的4条线路有5个换乘节点,总体上呈现单线运营的基本特征;而按照2010年世博会前轨道交通建设要求,则要形成由11条运营线路、运营里程达到400公里以上、由30多个换乘节点构成的以网络化为基本特征的运营体系,使上海中心城区初步形成"四纵三横一环多射线"的轨道交通网络布局.     

基于元胞自动机的轨道交通客流拥堵传播研究

随着轨道交通网络化运营的发展,客流拥挤己成为大城市轨道交通常态.本文基于元胞自动机建立轨道交通大客流拥堵传播仿真模型,研究通勤大客流情景下城市轨道交通车站与区间拥堵状态传播问题.该仿真模型克服平均场理论的局限,通过建立局部交互的演化规则反映大客流传播过程中车站与车站间、车站与列车间的交互作用,定义列车满载率作为传播强度的衡量指标.从网络层、线路层和车站层构建指标,定量分析大客流拥堵传播规律.结果表明,本文模型可用于分析可预见性的大客流,预测客流在轨道交通网络中的传播规律,为客流控制策略的制定和评价提供依据.     

客流特征视角下的轨道交通网络特征及其脆弱性

为提高城市轨道交通网络脆弱性评估的客观性, 将乘客需求特性集成到网络脆弱性的计算中; 在城市轨道交通网络Space L空间下静态拓扑结构的基础上, 以客流为权重建立了轨道交通加权网络; 基于客流指标提出了车站连接强度和加权节点介数, 用于反映动态网络结构特征, 度量节点间相互作用强度; 针对城市轨道交通网络客流的时空特性, 结合网络客流需求特性, 基于出行消耗最大容限阈值, 构建了站点故障条件下的乘客有效路径子图和网络客流的OD损失率, 进而评估城市轨道交通网络的脆弱性; 以西安城市轨道交通网络为例, 从网络客流视角分析了城市轨道交通网络特征及其脆弱性。研究结果表明: 西安市轨道交通网络具有小世界网络特性, 平均路径长度为10.7, 其中小寨站和北大街站为网络关键节点, 其车站连接强度分别为166 795、149 059, 加权节点介数分别为0.365、0.369, 这两个站点的中断对西安市轨道交通网络效率的影响分别为40.1%、39.4%;乘客出行容限阈值极大地影响着网络中站点的重要性排序, 网络脆弱性随着乘客出行容限阈值的增大而逐渐降低; 脆弱性与介数的相关性强于脆弱性与度和强度的相关性, 随着出行容限阈值的增大, 加权介数与其脆弱性的关联性逐渐降低。可见, 提出的计算指标和方法突出了客流特征与乘客需求对轨道交通网络脆弱性的影响, 能够很好地体现轨道交通网络的功能特性。      

北京市轨道交通线网客流分布及成长规律

为了应对城市轨道交通快速建设带来的客流规模及分布的变化,有必要对线网客流变化趋势及成长规律进行研究。以北京市轨道交通系统IC卡数据为基础,从客流量的空间、时间分布等角度分析轨道交通网络化运营客流特征。分析轨道交通新线开通产生的诱发客流和转移客流,揭示新线开通对既有线路客流分布的影响。最后,从线网规模、线位、线网布局等方面归纳轨道交通线路及线网客流成长的一般规律。     

深圳市轨道交通客流特征分析及启示

为增加轨道交通客流、完善运营组织方案并提高轨道交通服务水平,基于深圳市轨道交通网络运营现状,从网络、线路、车站三个层次分析轨道交通客流发展规律和时空分布特性。针对轨道交通规划设计及运营提出几点建议：考虑车站周边开发强度对客流的影响,不断完善车站周边配套设施;根据客流特征采取相应的行车组织方案;做好换乘站设计,满足乘客换乘便捷性、安全性和舒适性要求;重视步行和自行车交通系统规划设计,为乘客提供舒适的接驳环境;完善公共汽车交通接驳设施等。     

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随着新线的建设,城市轨道交通网络规模不断扩大,不同时期的网络特征不同,以北京为例分析发展变化规律,可以为轨道交通网络化运营提供建议.根据复杂网络理论,首先对比了北京市轨道交通规划路网和目前运营路网的网络特征值,分析了特征值的变化规律,得出规划路网的平均度、聚集系数、平均最短距离等指标均有所增大,但由于服务半径扩大,网络效率略有下降.然后针对重要节点失效和线路失效,对比了失效后的网络弹性,并确定了网络中的重要节点.结果表明：节点失效和线路失效对规划路网的影响较小,部分车站的重要度随着网络完善而发生改变,对于运营路网,必须保障重要节点的可靠性.     

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城市轨道交通网络客流时空分布特征是网络化协同运输组织的基础与核心.本文在系统分析城市轨道交通乘客出行行为的基础上,基于Multi-Agent建模技术,构建了网络客流分布动态仿真模型,应用该模型模拟乘客的网络出行过程,统计分析得到路网的客流分布特征.该模型既能反映乘客网络出行行为全过程,又能满足大规模路网仿真需求.最后,开发了城市轨道交通网络客流仿真系统,通过北京市轨道交通网络的实际数据对模型和算法进行验证.     

城市轨道交通超大客流网络拥挤传播研究

为研究城市轨道交通超大客流传播的时间规律以及不同数量拥堵站点对整体轨道交通网络的影响,通过定义超大客流,引用疾病传播理论,建立了基于网络拥挤模型的超大客流拥堵网络疾病传播模型,并运用Adams微分方程数值进行模型求解。对反演参数得到的SIR传染病模型的传播特性拟合运用于轨道交通网络,并通过不同的初始拥堵站点数量进行仿真。研究表明：轨道交通超大客流的病态传播受传染概率、恢复概率、初始拥堵站点数影响,该联系为超大客流网络拥挤传播提供一种新的研究思路。     

成都市轨道交通客流特征分析及启示

成都市轨道交通刚刚起步,正在追赶高速发展的城镇化进程和较为清晰的城市空间布局。基于2010—2016年轨道交通运营客流数据,分析成都市开通轨道交通线路七年来的客流变化特征和成长规律,涉及客流总量、客流强度、换乘系数、换乘客流量、线路断面流量分布、进出站客流时间分布等。比较成都与北京、上海、广州等中国超大城市的轨道交通客流水平、增长步伐、变化趋势,总结成都市轨道交通客流与城市空间结构的关系,探讨对成都市轨道交通规划建设工作的启示。     

城市轨道交通运输网络级联失效抗毁性研究

城市轨道交通各条线路和车站相互连接,联系紧密,其中的节点故障会在网络迅速传播,造成较大范围的拥堵,影响整个网络的正常运营.本文首先结合轨道交通特性,对城市轨道交通网络的级联失效现象进行分析.采用改进的边权函数来分析节点状态变化,进而产生流量的重分配.接着,建立了城市轨道交通网络级联失效模型,并以网络失效规模和破坏程度两个指标对其进行评估,仿真了级联失效过程并分析了不同失效策略下城市轨道交通网络的级联失效抗毁性.最后,以北京市轨道交通网络为例进行了实证研究.研究结果对轨道交通网络的合理规划、结构优化及运营安全具有重要的参考意义.     

重大公共卫生灾害主动限流背景下城市轨道交通网络集成韧性

分析了重大公共卫生灾害对城市轨道交通网络集成韧性的影响机理；基于韧性曲线模型对传统韧性测度方法进行了修正，构建了面向重大公共卫生灾害影响的城市轨道交通网络集成韧性测度方法；评估了城市轨道交通网络节点重要度水平，运用复杂网络构建了城市轨道交通网络拓扑模型，对节点客流进行了模拟分配；应用SEZIR传染病传播模型模拟了灾害传播过程，研究了城市轨道交通在重大公共卫生灾害背景下的集成韧性水平演化规律；以西安市疫情发展过程为研究对象，对主动客流限制下城市轨道交通网络的集成韧性水平进行了模拟和数值分析。研究结果表明：主动客流限制措施能够有效提高城市轨道交通网络对重大公共卫生灾害的阻断能力，当客流限制水平达到30%后，重大公共卫生灾害传播过程趋于平缓；主动客流限制措施会直接导致城市轨道交通网络运行效率降低，但能够提升城市轨道交通网络在重大公共卫生灾害影响下的集成韧性水平；当客流限制水平分别为70%、40%和20%时，城市轨道交通网络集成韧性水平的改善提升效果更加明显，累积改善效果分别可达到10.73%、46.87%和226.81%。