世界集装箱海运网络社团结构研究

从复杂网络的角度,探讨世界集装箱海运网络的结构特性,并提出了海运区块划分的新视角. 根据最新数据,验证海运网络的小世界和无标度特征. 基于模块度理论及分辨率理念,将网络进一步细分形成特征各异的三大海运区域和八大区块. 研究结论为：世界集装箱海运网络度分布符合幂为-8.96 的幂律分布;海运网络分布受海峡、运河等自然地理空间限制,具有显著的地理特征;各海运区块活跃程度不一,可以用航线密度为基础的加权平均度变化衡量;海运区块同样具有小世界和无标度特性,且不受网络规模影响;区域枢纽港的聚类系数普遍趋近0.2,为识别大型中转枢纽港提供依据.     

世界集装箱海运网络社团结构研究

从复杂网络的角度,探讨世界集装箱海运网络的结构特性,并提出了海运区块划分的新视角. 根据最新数据,验证海运网络的小世界和无标度特征. 基于模块度理论及分辨率理念,将网络进一步细分形成特征各异的三大海运区域和八大区块. 研究结论为：世界集装箱海运网络度分布符合幂为-8.96 的幂律分布;海运网络分布受海峡、运河等自然地理空间限制,具有显著的地理特征;各海运区块活跃程度不一,可以用航线密度为基础的加权平均度变化衡量;海运区块同样具有小世界和无标度特性,且不受网络规模影响;区域枢纽港的聚类系数普遍趋近0.2,为识别大型中转枢纽港提供依据.     

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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。     

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.     

集装箱航运网络拓扑特性研究

从复杂网络理论角度出发,验证了集装箱航运网络具备无标度和小世界特性,由集装箱航运网络节点度分布、度相关性以及度与介数相关性分析得到了度较大的节点对集装箱航运网络影响程度较大的结论.选择度较大节点作为优先攻击目标,随机生成节点序列作为出错目标,进而比较出错和攻击对集装箱航运网络聚集系数、平均距离和网络效率等重要网络特性的影响.通过分析发现集装箱航运网络具有较好的鲁棒性,同时也具有较大的脆弱性.     

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．     

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.     

公共汽电车复杂网络模型构建与特性分析——以淄博市为例

研究公共汽电车网络特性对于合理优化线路及站点布局具有重要作用。基于复杂网络理论,使用L空间、P空间和R空间三种建模方法,分别建立公共汽电车加权网络模型,并利用Gephi软件分析网络的节点度、平均路径长度、聚类系数等静态拓扑参数。进而对淄博市公共汽电车网络进行实例分析,并与不同规模城市进行对比。研究结果显示,淄博市市区公共汽电车站点网络的度分布符合指数分布,不具有明显的无标度特性,公共汽电车换乘网络和线路网络具有明显小世界特性。居民乘坐公共汽电车出行一次,平均需要经过13.77个站点并换乘1.32次,基本可以满足当前出行需求,但是与国家公交都市建设示范城市相比仍然存在邻近站点之间连接线路不足、具有换乘功能的站点较少、网络稳定性差等问题。     

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CVaR的海运集装箱超订模型

将条件风险价值(CVaR)度量准则应用于集装箱舱位超订的风险管理研究.建立了在CVaR准则下的海运集装箱舱位超订模型,解此模型得到舱位最优超订水平需满足的方程组,并讨论了风险厌恶程度和空箱调运对舱位最优超订水平的影响.分析结果表明,在风险厌恶环境中,集装箱舱位的最优超订水平依赖于需求的分布和风险厌恶程度,不一定小于风险中性时的最优超订水平;与不考虑空箱调运时比较,考虑空箱调运时,最优超订水平会降低.     

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.     

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.     

铁路货流分布的复杂性分析

以全国281个城市货运站间的货运量为依据,分析了城市年货运吞吐量与GDP之间的协同增长关系以及城市间货运量的统计分布规律,研究发现铁路货运量分布具有明显的幂率特性. 最后结合复杂网络理论,对铁路货运量进行了拓扑映射,形成了包含铁路货运站和货运量信息的有向复杂网络,并对所构建的网络的静态统计特征进行了分析. 同时采用货流临界值的方法进行控制产生不同的网络结构,研究发现对于不同的货流临界值,可以产生具有无标度特征和小世界特性的网络拓扑结构,这为我们研究铁路货流分布的复杂性及货运站场在网络中的重要性提供了一种新的研究方法.     

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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.