复杂网络在城市公交网络分析中的应用

网络的拓扑结构分为规则网络、随机网络和复杂网络。复杂网络是大量真实复杂系统的拓扑抽象,通过运用复杂网络的研究方法,对城市公交线路网络和公交站点网络进行分析,结合这两个网络的性质讨论城市公交网络的几何性质,得出公交线路网络具有小世界特性所需要满足的条件。研究结果对于优化公交线路具有一定的参考价值。     

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首先综述了当今关于小世界网络、无标度网络以及复杂加权网络的最新研究成果，并从城市交通系统的角度出发，指出了综合利用复杂网络理论、动态系统理论、现代控制理论及交通科学和工程等多学科的理论与方法，在探索城市交通网络的时空复杂性及其演化机理，揭示交通流的演化过程，缓解和预防交通拥堵，指导交通实践等方面，都具有重大的科学理论意义与实际应用价值，是值得深入研究与探讨的大问题。并进一步指出了一些今后关于城市交通网络复杂性问题的研究主题。     

基于多层复杂网络的物流枢纽城市多尺度分析及发育评价

多层网络(Multilayer Network)是国际研究领域正在兴起的概念,着眼于以不同准则叠加聚合的互补性网络的系统特征和影响力.以全球物流枢纽城市为研究对象,在构建海运、空运、物流企业组织及国际贸易网络的基础上,借助Gephi分析工具,试图从网络结构特性及节点物流运行能力揭示多层物流网络的复杂性特征,实现网络聚合并运用t-SNE与聚类算法,评估城市发育水平并探索其空间分布规律.结果表明：物流网络表现出显著的小世界及无标度特性;呈现以“欧洲西部-亚洲东部及南部-亚洲西部-北美洲东部”为核心的菱形空间结构;其分布具有明显的层级性,不同等级城市分布具有空间异质性.     

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。     

复杂供应链网络中牛鞭效应的评估

牛鞭效应的存在严重影响了供应链网络的运作效率和管理复杂度.本文首先构建了供应链网络中库存状态的系统动力学机制,基于线性定常策略中的订货点策略,通过客户节点需求扰动导致供应商与中间商的库存波动对牛鞭效应进行了刻画,提出一种复杂供应链网络牛鞭效应的评估方法;随后考虑到供应链网络具有复杂网络的结构特征,本文对无标度供应链网络和随机网络中的牛鞭效应进行了量化分析.通过案例研究发现,节点库存波动与演化时间存在指数函数的关系,可以定量分析牛鞭效应对节点的影响程度,网络拓扑结构的变化对牛鞭效应的影响有限,但网络规模对牛鞭效应具有显著影响.     

混合时滞四重边复杂网络的自适应同步及在常规公交调度中的应用

研究了一类混合时滞四重边复杂网络模型,它既包含节点时滞和耦合时滞,又可以拆分成多个性质不同的子网络.基于Lyapunov稳定理论,设计简单的同步控制器,给出网络的全局同步准则.利用网络拆分的思想,建立一个具有4重边双重时滞的城市公交线路网络模型.最后以Lorenz系统为例进行数值模拟,同时分析公交车辆之间的控制强度和时滞时间对公交运营的影响.     

城市道路网拓扑结构的复杂网络特性研究

以城市道路网中的连续道路中心线作为网络拓扑结构的基本分析单元,作者采用对偶法对我国12个不同规模和形态的城市道路网的拓扑结构进行了抽象,在此基础上分析了我国城市道路网拓扑结构具有的普遍复杂网络特性。研究指出,我国城市道路网的拓扑结构一方面具有较小的特征路径长度和较大的聚类系数,是典型的小世界网络;另一方面其度分布函数为幂律形式,又具有典型的无标度特性。     

复杂网络的邻接矩阵及其特征谱

复杂网络的邻接矩阵全面地刻画了网络中节点之问的相互关系,通过它能够很好地描述复杂系统的特质.文中推导了网络邻接矩阵与网络各特质之间的函数关系,找出了网络邻接矩阵与网络结构的一一对应关系,还对各类网络的邻接矩阵特征谱进行了分析与总结,结果表明不同类型的网络其邻接矩阵谱分布也不相同.     

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.     

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.