准班轮模式下干散货船枢纽港转运及联营优化

以不定期方式为主的传统国际干散货运输市场开始出现定时定班的准班轮化运营方式，同时，40万t超大型船舶的增加将干散货船由点到点的直达运输转变为部分航线的枢纽转运结构.本文对干散货船枢纽港转运网络的转运节点和不同承运人联营合作后船队运力结构进行研究.考虑港口靠泊能力限制和起讫港口进出口需求约束，建立基于改进遗传算法的干散货船枢纽港转运网络模型；以中国进口铁矿石运输市场为例进行仿真，并对比不同运力规模合作方案.结果表明，枢纽转运网络收益优于传统直达运输，收益提升效果与干支线运力规模相关；枢纽转运节点以可以挂靠大型矿砂船的港口作为首选，同时需要兼顾选择部分转运港口，以辐射中部、南部港口.     

基于复杂网络的全球集装箱海运网络脆弱性分析

集装箱班轮运输具有定港挂靠的特点,单个港口的失效容易发生连锁反应,进而对整个海运网络产生影响.为研究全球集装箱海运网络的脆弱性,根据全球运力前10班轮公司的航线数据构建全球集装箱海运网络,运用复杂网络理论在分析海运网络拓扑结构特征的基础上,模拟了集装箱海运网络在港口随机故障和蓄意攻击两种模式下的海运网络平均度、集聚系数、最大连通子图以及平均距离等特征参数的变化情况.同时针对贝鲁特港爆炸事件,分析了该港口关闭对全球集装箱海运网络的影响.结果显示:集装箱海运网络在面对蓄意攻击时具有更大的脆弱性,贝鲁特港爆炸事件对海运网络的局部区域产生了较大影响.     

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。     

城市地铁-公交复合网络抗毁性与级联失效仿真

为研究城市公共交通复合网络的拓扑结构特性,在构建多方式、多层次拓扑网络的基础上,对以成都市为例的地铁-公交复合网络在袭击与拥堵下的有效性进行了分析.运用复杂网络理论,首先测度地铁-公交复合网络在不同袭击模式下的静态抗毁性,以评判复合网络中节点与连边的重要度;其后对突发性事故下地铁客流拥堵的传播扩散现象与级联失效过程进行仿真分析,通过对受阻客流在复合网络中传播性的分析,评判复合网络中地铁线路与沿线公交线路应急协调能力的匹配度.研究结果表明:在随机、蓄意两种袭击下,地铁-公交复合网络的最大连通度与网络效率的降幅与降速均低于地铁子网络与地面公交子网络,复合网络整体效能优于单一网络;基于有无容量限制下成都市8条地铁线路的拥堵失效仿真结果,能够评估其沿线既有公交线路的应急疏运能力,从而制定具有针对性的策略措施,以应对突发性事故下复合网络的过载情况.      

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。     

粤港澳大湾区三大港口集装箱货流的空间分布

以集装箱班轮航线为基础,构建以港口为节点、港口间的运力为边权重的有向加权海运网络,并从中抽取出与广州港、深圳港以及香港港有联系的港口节点和边.在此基础上,分别从出口货流和进口货流两个角度对广州港、深圳港以及香港港的集装箱货流在全球17个海运区域的空间分布情况进行对比,并就出口货流和进口货流在上述三个港口之间的集聚程度进行了分析.结果表明:(1)无论是在进口货流还是出口货流方面,与香港港建立联系的海运区域数量都是最多的,香港港的港口通达性最好;(2)深圳港的货流总量高于香港港和广州港;(3)进口货流主要集中在香港港,出口货流主要集中在深圳港;(4)东非、南部非洲、南美东岸和西非区域的进口货流呈现高度集聚分布的特点.     

基于复杂网络的航空货运枢纽城市研究

采用复杂网络分析方法,通过对2004—2009年航空货运枢纽网络结构的实证研究,呈现我国航空货运的整体发展趋势,建立了核心-边缘模型,筛选出核心货运枢纽城市并论证了航空货运网络的无标度特性。进而采取蓄意攻击方式对网络抗毁性进行分析,分别移除航空货运系统中1个、3个枢纽城市,对货运系统的网络平均路径长度、凝聚力指数、节点度等统计指标进行对比,结果表明对枢纽城市的攻击,将严重影响整个航空货运网的连通性和集聚性。     

蓄意攻击下城市群客运交通网络级联抗毁性仿真

为研究城市群客运交通系统对蓄意破坏的抵抗能力,本文以复合交通网络模型研究城市群客运交通网络级联抗毁性.首先,构建城市群客运复合交通网络模型,并用实际客流加权.其次,采用改进的剩余容量分配策略,构建复合交通网络级联失效模型.再次,提出了网络效率和加权最大连通子图相对规模两个指标的网络抗毁性评估标准.最后,采用蓄意攻击策略,以呼包鄂城市群为实例进行仿真.结果表明：在蓄意攻击下,两次攻击即可使城市群客运交通网络抗毁性下降 90%左右;一定客运需求下,过载能力调节参数存在阈值,若站点建设力度超越该值则会造成不必要的浪费.     

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。      

基于改进BA模型的海运复杂网络演化研究

以复杂网络理论为基础,分析海运网络的拓扑结构具有无标度特性.据此,针对港口节点进行研究,分析节点连接概率的影响因素,通过加权量化和MATLAB编程得到节点吸引度,进而改进了BA网络模型中的节点连接概率.选取2007和2010年全球15个主要港口的相关数据,运用上述改进模型分别得到2 a的海运网络演化情况,验证了海运网络具有小世界和无标度网络特征,并得出2010年海运演化网络平均路径更短、集聚性更强,度值相差更悬殊,网络连接更加频繁与高效.     

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以复杂网络理论为基础,分析海运网络的拓扑结构具有无标度网络特性,可运用BA无标度网络模型构建演化海运网络.连接概率是BA模型中节点优先连接的重要依据,据此,针对海运网络港口节点进行研究,通过加权量化和MATLAB编程将影响节点间连接的因素组成节点吸引度,引入连接概率公式,改进了BA模型.分别选取2010年全球15个和25个主要集装箱港口的相关数据,运用上述改进BA模型分别得到不同规模的海运网络演化情况,演化结果验证了海运复杂网络具有无标度网络特征,呈现的特性与网络规模没有必然联系,规模大的网络平均路径更长、集聚性更强,度值相差更悬殊.进一步运用全球班轮航线实际网络进行验证,得到两者结构特性基本相同.     

传播动力学视角下集装箱海运网络关键港口节点识别

将船期延误与重要港口节点的识别问题相结合，通过传播动力学模型，对世界集装箱海运 网络的传播特性进行分析，发现港口节点传播能力与度值满足幂为16.84的幂律分布，具有无标 度特征，且度值与传播影响力的相关性较强。以 SIS(Susceptible-Infected-Susceptible)模型为基 础，结合网络结构特性，比较不同节点传播影响力评估方法发现，节点间最短路径长度是衡量节 点传播能力的一个重要因素。基于引力模型，提出考虑度值、节点核心位置及节点间最短路径长 度的综合取值法，验证了改进引力模型在世界集装箱海运网络节点传播能力评估中的适用性，发 现综合取值法对模型精确度提高有促进作用。研究得到：世界各港口传播影响力排序，为关键港 口的识别提供了不同视角；高传播影响力港口普遍集中在亚洲区域，其次为欧洲地区；高连通性 与高传播影响力无正相关性。     

多核化枢纽港集疏运系统优化研究

根据上海国际航运中心的区域港口布局特征,在基于广义费用最小化的港口集疏运系统优化模型基础上,通过分析建立了包括公路、水路、铁路等多种运输方式的路段和转运枢纽广义费用函数,标定了主要参数,并借助货运分析软件STAN开展综合网络平衡分配,得到了主要枢纽港的吞吐量规模及分布的结果.结果表明,上海国际航运中心呈现多核化发展态势,主枢纽港上海港综合服务功能增强,在水路分担比例不断提高的同时,公路集疏运系统仍需扩大运输组织范围.     

区域综合运输通道抗毁性分析

区域运输通道是区域运输线路的骨干.通道抗毁性分析对发现通道网络薄弱环节、优化通道网络规划、保障运输安全等具有重要意义.以成渝经济区为例,抽取其运输通道网络,构建L空间下的复杂网络模型,构建基于节点度、节点运输重要度和节点介数的攻击策略,以网络全局效率和最大连通子图节点比为测度,借助Matlab和Pajek软件进行抗毁性分析仿真.结果表明：成渝经济区运输通道平均路径长度较大,连通性有待提高,在进行通道中公路、铁路网络规划时应注意联络线的布设,重庆、成都等应作为关键节点重点建设和保护.     

集装箱班轮运输中空箱调运组织与库存优化研究

为了分析由多个始发港、多个中转港和多个目的港所组成的集装箱班轮运输网络中不同类型空集装箱调运组织和库存优化问题,本文提出该类问题的混合整数线性规划模型;在实现空箱物流成本（空箱库存成本和运输成本）最小化前提下, 确定不同类型空集装箱在不同船期之间的最佳分配量和在不同港口节点的最优存箱量;通过始发港和目的港在不同时间内累计空箱库存量表达式的推导,提出原有模型的简化形式;最后运用具体算例对上述模型进行了应用分析. 结果表明,模型具有有效性和实用性.     

考虑运输时限和航速优化的班轮航线网络设计

为了保持市场竞争能力,班轮公司需要保证集装箱在各个港口间的运输时间达到市场平均水平. 本研究将航速设为变量,对具有运输时限的班轮航线网络设计问题进行求解,以得到既满足运输时限要求又能最大化总利润的航线网络设计与配船方案. 为了有效求解实际问题,首先采用港口聚类算法筛选出候选挂靠港,然后确定港口的标号顺序,最后采用基于列生成思想的启发式算法对问题的非线性混合整数规划模型进行分解和迭代求解. 采用不同规模的标准算例,验证了模型和算法的有效性. 结果表明,与采用事先给定的设计航速相比,将航速设为变量,对每条航线的平均航速进行优化,能增强航线网络设计的灵活性并提升航线网络的盈利能力.