基于复杂网络的高速公路网络空间特性分析

作为区域联系的重要通道，高速公路的畅通运行至关重要。为了保证高速公路网络的正常运营、提高整个网络运行效率，基于复杂网络理论建立广西壮族自治区高速公路的拓扑网络，从静态与动态特性两个角度分析。结果表明该网络中市县间连接紧密，路网运输效率高，南宁等城市是网络的运转中心。随后，对网络节点进行随机和蓄意攻击，研究网络的鲁棒性。结果表明，网络的稳定性与移除节点的数量和移除顺序有很大的关系：当采用蓄意攻击时，节点移除占比在20%～30%时网络整体稳定性骤降，其中按照节点中介中心性排序的蓄意攻击对网络造成的影响最为显著。最后，结合广西壮族自治区2020年经济等数据进行空间分布分析，并分析其和复杂网络分析结果的相关性。分析结果表明二者相关系数超过0.6,证明区域经济的发展水平与该区域在路网中的重要程度有关。将网络分析与空间分析相结合，识别广西壮族自治区高速公路网络中关键节点，为高速公路的规划和路网管理提供了数据参考和决策依据。     

基于复杂网络理论的城轨线网抗毁性对比分析

为分析不同规模轨道交通路网面对突发事件的抗毁性能，选取中国10个典型城市的轨道交通网络，采用复杂网络理论分析模拟攻击下网络的抗毁程度。利用Pajek软件构建Space-L拓扑空间抽象路网，设定定量化评价指标，系统分析随机攻击、累计节点蓄意攻击下网络的抗毁性；利用改进网络效率公式分析单节点蓄意攻击下单一节点的失效对网络的影响程度。研究结果表明，轨道交通网络是无标度网络。随机攻击下，2种规模网络在指标为节点度、网络效率、最大连通子图的失效站点数占比分别达到10.44%和11.09%，17.99%和18.39%，13.27%和12.92%时路网崩溃；累计节点蓄意攻击下，2种规模网络在指标为节点度、网络效率、最大连通子图的失效站点数占比分别达到5.22%和5.17%，4.3%和3.19%，4.23%和2.43%时路网崩溃。与在发散型线路交点的失效节点相比，处在三角形顶点或网状结构内的失效节点对整体网络的抗毁性更强。      

基于复杂网络理论的国内地铁网络特性分析

基于复杂网络理论,在分析国内地铁网络拓扑结构的基础上对其相继故障进行了研究.结果表明:国内地铁网络具有较大平均最短路径,聚类系数近似为零,节点度和介数具有线性正相关性,度分布近似为Poisson分布,网络结构近似为随机网络;在相继故障扩散过程中蓄意攻击比随机攻击具有较快的传播速度,但在扰动幅度和故障规模关系中呈现出相似的变化趋势,蓄意攻击效果并不明显.      

成渝区域高速公路网络节点抗毁性研究

基于复杂网络理论构建成渝区域高速公路网络,对高速公路网络静态拓扑指标进行定量分析;利用级联失效理论,分别对网络中节点进行随机攻击和蓄意攻击,研究面对不同攻击情况时成渝区域高速公路网络的抗毁性.结果表明,适当增加节点容忍系数可提升网络抗毁性;成渝区域高速公路网络在随机攻击下抗毁性较高,在蓄意攻击下表现出脆弱性.     

机场集疏运路网可靠性评价方法研究

为了对机场集疏运路网可靠性进行评估,通过分析其节点重要度差异及道路等级划分明显特性,得知机场专用道和衔接道的路网组合形式区别于城市路网。为此,在传统复杂网络特征指标算法上赋予对应的边权重,并重新定义其指标及计算方法,从而提出了改进的机场集疏运复杂网络模型。通过ArcGIS、模拟实验等方法结合北京首都机场集疏运路网实例,验证了该模型的可行性。其结果表明:传统复杂网络度分布服从泊松分布,而改进的复杂网络节点强度分布服从幂律分布,能较好的反映出机场集疏运路网的无标度特性,科学性、准确性较强;其次,改进的复杂网络模型加权集聚系数为0.015,仅占传统复杂网络模型集聚系数的20%,平均加权距离10.38,高于平均路径长度1.15,与机场集疏运道路等级划分特性明显更契合,但无标度特性并不明显。同时,通过模拟攻击实验发现节点强度对路网可靠性的影响比节点重要度大,通过对该类节点加以重点保护能有效提高机场集疏运路网的可靠性。     

蓄意攻击下城市轨道交通网络抗毁性分析

为分析蓄意攻击策略下的城市轨道交通网络抗毁性,考虑复杂网络理论中最大连通子图相对大小、相对网络效率等因素,提出一种面向蓄意攻击下的城市轨道交通网络抗毁性分析方法。首先,选取城市轨道交通抗毁性指标,对网络蓄意攻击策略进行分析;其次,采用Space L法构建城市轨道交通网络的拓扑结构图,从点度、度分布、平均路径长度、聚集系数、网络效率等统计特性指标,定量分析蓄意攻击下的城市轨道交通网络抗毁性;最后,以北京市城市轨道交通网络为例,分析其2015年至2018年的变化,并对蓄意攻击下城市轨道交通网络抗毁性进行验证。结果表明:BURT_2015和BURT_2018这2个网络的度分布及度相关的参数基本相同;BURT_2018局部连接有所改善,但网络全局效率下降13%;在抗毁性方面,攻击相同的比例节点(或连边)时,BURT_2018和BURT_2015具有相似的抗毁性,但BURT_2018需要为攻击做出更多努力,攻击相同数量的节点(或连边)时,BURT_2018抗毁性更卓越。研究结果进一步丰富了城市轨道交通网络特性的抗毁性分析方法,为城市轨道交通网络的运营管理和规划设计提供了有益借鉴。     

基于复杂网络的长三角航线网络结构特征分析

复杂网络是指具备复杂拓扑结构和动力学行为的大规模网络.近年来,随着复杂网络的小世界属性和无标度性质被揭示,复杂网络研究开始受到众多学科研究人员的关注,并逐步延伸到航空网络领域.在复杂网络理论的基础上针对我国长三角地区航空网络进行拓扑结构分析,主要运用了度分布、聚集系数、平均路径长度等指标,结果表明其具有明显的小世界特性和无标度性.通过3个不同的中心势指标发现该网络的中心化程度较高,具有以上海、南京等地机场为中心的枢纽辐射式航线网络的特性.此外,通过记录蓄意攻击下的网络效率的变化情况分析出该网络抗毁性较差.      

粤港澳大湾区及大数据视角下的干线路网规划

粤港澳大湾区的发展势必提速区域交通格局重塑,湾区城市交通发展面临新的机遇和要求。分析干线路网与城市发展协调机理,利用高速公路联网收费数据、交通监控视频数据等大数据研究粤港澳大湾区背景下区域交通发展要求和交通需求态势,明确干线路网规划建设思路,提出适应湾区发展的“通道联动、网络塑城”的城市干线路网发展策略,并据此拟定中山市快速干线路网布局方案,为类似地区提供参考。     

基于复杂网络理论的县域公路网鲁棒性研究

阐释复杂网路鲁棒性的定义,选取山西省左权县作为公路网为研究对象,应用Pajek软件生产路网拓扑图,基于复杂网络理论,模拟县域公路网在随机、度优先和介数优先的攻击策略下,观察网络全局效能的变化,结果表明县域公路网在随机攻击模式下鲁棒性最强,其次为介数攻击和度值攻击。     

基于复杂网络理论的长沙市公交网络拓扑性质研究

采用复杂网络的研究方法,针对长沙市公交网络建立了公交线路、公交换乘和公交停靠站点复杂网络模型,利用这3个网络所产生的拓扑特性指标,如度分布、聚类系数、平均路径长度等,讨论了长沙市公交网络的网络拓扑特性,并证明了长沙市公交网络为小世界网络或无标度网络.      

粤港澳大湾区高速公路互通立交通行能力分析

近年来粤港澳大湾区高速公路交通量增长迅速,而部分高速公路互通立交通行能力的不足,已经成为影响高速公路服务水平的主要因素。该文结合大湾区交通流及路网特点,针对性地提出了互通立交通行能力的分析思路及方法,重点对匝道分合流区域的服务水平进行了分析计算,并提出了改进措施。     

城市多模式交通网络的复杂网络特性与鲁棒性研究

为深入分析城市多模式交通网络的复杂特性,促进多模式交通的协同发展.采用原始映射法构建了包括小汽车网络、地面公交网络和轨道交通网络三者叠加而成的城市多模式交通网络模型.结合城市交通网络的实际运行情况,综合考虑客流量和运行时间的影响因素,对传统加权方式进行改进,方便建立更加准确、贴近现实的城市多模式加权交通网络模型.利用复杂网络的分析方法,应用Pajek和Ucinet这2种网络分析软件,对哈尔滨市多模式加权交通网络及3个单一模式子网络的复杂网络特性进行实证对比分析.提出城市多模式交通网络鲁棒性分析指标,对比研究交通网络受到攻击时的稳定性.结果 表明,相比单一模式的子网络,叠加后的城市多模式交通网络聚类系数增加,节点间紧密度有所增强,具有典型的小世界特性,表现出对随机攻击的鲁棒性和对蓄意攻击的脆弱性.      

复杂网络基本模型分析

复杂网络的研究对于理解复杂系统的结构和行为至关重要。本文我们从平均路径长度、聚集系数、度分布对随机网络、小世界网络、无标度网络几种复杂网络基本模型进行了分析。     

城市群公路客运网络空间结构特征提取方法

公路客运网络的空间结构特征能够为区域公路客运规划提供基础依据。基于复杂网络理论,引入平均运距这一重要的运输特征量,建立了城市群公路客运网络空间结构提取方法。通过度与度分布、簇系数、平均路径长度、点强度、相关性分析等指标的测度,高效提取了滇中城市群公路客运网络的空间结构特征。结果表明:滇中城市群公路客运网络具有较大的平均度、较高的簇系数和较小的平均路径长度,呈现高集聚-高通达-高效率的网络特征,整体结构具有小世界性;依据度的统计规律、累计分布服从指函数分布及点强度服从幂函数分布等数理关系的变化,公路客运网络节点的客运规模空间分布差异性显著,呈现以昆明市辖区、安宁市为"双中心"的空间格局;同时,客运规模较大的节点与经济发展中心地位基本吻合,但网络层级结构不明显;从点强度和度相关性的分析,发现客流空间分布的差异是两节点产生客运联系的直接原因,进一步结合旅客出行行为分析发现,当平均运距点强度越大时,旅客出行更倾向于在点权较大的节点汇集,表明平均运距的地域分布差异推动着客运规模较大的节点与客运规模较小的节点相互联系。     

基于节点重要度的景区交通网络可靠性分析

构建景区交通网络,辨识重要景点并探讨不同攻击策略下网络的可靠性,对保障景区安全管理具有重要意义.以旅游景区为研究对象,构建了基于Space L的旅游景区交通网络的拓扑结构模型.研究旅游景区突发事件的时空分布形态及其规律,分析节点在网络中的影响及游客旅游体验.综合考虑节点度值、介数等客观指标,及游客旅游体验如游客拥挤感知等主观指标等属性,基于TOP-SIS算法评价景区交通网络的节点重要度.制定基于节点重要度的随机攻击和多种选择攻击策略,探讨不同攻击策略下景区交通网络的连通可靠性.结果表明,颐和园交通网络具有典型的小世界网络特征;网络在选择和随机攻击下节点失效率分别接近0.6和0.8时崩溃,表明选择攻击对景区网络连通可靠性的破坏强于随机攻击;按游客体验等主观指标TOPSIS法对网络选择攻击,网络效率降低速度比仅按度值客观指标排序的选择攻击快74.5%;根据排序结果筛选15个关键节点,并给出突发事件下的20条相应应急疏散线路.对于旅游景区运营网络,基于TOPSIS的节点重要度评价方法具有有效性和实用性.      

城市群交通网络级联失效建模与可靠性仿真

为增强城市群交通网络抵抗突发灾害的能力,减少级联失效所带来的危害以提升网络的可靠性,本研究基于城市群交通网络级联失效模型进行研究。首先,构建城市群单种运输方式的交通网络模型,将地理距离较近的节点进行叠加以构建城市群交通网络模型。其次,根据容量-负荷模型以及城市群的特点,在失效节点的负荷分配时考虑了地理距离与节点度的相对重要程度,构建城市群交通网络级联失效模型。并以网络效率作为可靠性测度指标,从而度量级联失效的影响。最后,以呼包鄂城市群为研究对象构建了道路-轨道交通网络模型,就不同的攻击策略、容量系数、地理距离权重与节点度权重对城市群交通网络级联失效现象进行仿真,研究网络可靠性的变化。结果表明:无论是随机攻击或是蓄意攻击,容量系数较大时网络可靠性较低;并且当容量系数均匀增大时,级联失效的影响具有明显突变性。在随机攻击下,容量系数的不均衡性使得网络效率下降较快,级联失效产生的影响较为严重;地理距离权重以及节点度权重影响着网络效率出现跳跃式下降的时刻,地理距离权重越大,出现的时刻越晚;在蓄意攻击下,容量系数存在阈值,当容量系数小于该值时,网络效率的变化趋势相似;地理距离权重与节点度权重存在某特定值使得级联失效的影响较小。     

三亚市道路网络复杂性研究

应用复杂网络理论研究城市道路网的网络特性。选择三亚市的道路网作为案例,建立道路网络模型,定义参数,研究其拓扑特性;在此基础上,研究三亚市道路网的鲁棒性。研究结果表明,三亚市路网具有明显的复杂网络的特性,此网络对随机攻击具有一定的抵御能力,择优攻击对此网络具有很强的破坏力。     

基于投影寻踪法的城市道路交通网络关键节点辨识方法研究

如何有效辨识城市道路交通网络中的关键节点,是当前城市交通控制和应急管理领域亟需解决的重要技术问题之一。论文对关键节点的内涵进行了探讨,以节点失效前后路网交通流总行程时间的变化值作为体现节点重要度的量化值;从网络拓扑结构的角度和交通运行特性的角度分析影响节点重要度的因素,并利用沈阳市区域道路交通网络数据对重要度和影响因素之间的相关性进行检验,以确定关键交叉口的评价指标集合;最后,设计了基于投影寻踪分析的关键节点辨识方法,并利用沈阳市区域路网进行了实例分析,证实论文提出的方法可行、有效。     

北京市公共交通网络系统的鲁棒性研究

作为城市生产、生活的重要支撑,城市公共交通系统应具备一定的鲁棒性以保证系统的高效运行。本文通过复杂网络建模,运用主成分分析方法综合多个指标,分析公共交通站点的重要程度,并从正序攻击、倒序攻击两个角度讨论北京市复合公共交通网络系统的鲁棒性。结果表明,北京市复合公共交通网络呈现无标度特性,而且公共交通站点的重要度能够用一个指标进行描述。此外,一组对照性攻击实验表明,正序攻击对公共交通网络的连通性和效率的影响极大,倒序攻击的影响则极小,亦说明所建立的重要度指标合理可行。     

粤港澳大湾区城市临界地区交通发展策略研究——以东莞水乡功能区为例

分析作为粤港澳大湾区城市临界地区的东莞水乡功能区城市和交通发展特征及面临的关键问题,考虑东莞市社会经济发展路径及其对水乡功能区的影响,提出该地区城市发展路径和交通发展策略,给出相应交通规划图。