基于复杂网络的高速铁路运输服务网络重构模型

运用复杂网络理论,基于L空间构建了以列车数量、运行时间为权重的高速铁路运输服务网络(该网络中包括525个车站、2 666列列车).在此基础上,利用度、强度、介数等复杂网络评价指标对两种网络进行对比分析,明确两种网络的不同运输意义,节点在两种网络中的不同作用.然后,充分考虑高速铁路路网乘客出行特征,以城市枢纽为研究重点、以运行时间为权重重构我国高速铁路运输服务网络,对比重构前后复杂网络指标值的变化,重点分析网络重构前后的网络特征、典型枢纽的变化.最后,基于分析结果为城市枢纽的客运换乘组织和车站分工提出参考方案.     

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.     

基于网络演化方法的城市群城际铁路线网规划模型研究

城际铁路网络在城市群一体化发展中发挥着重要作用,在城市群空间结构的 基础上进行合理规划意义重大.本文基于网络演化思想,将节点重要度和城市经济联系强 度指标作为重要参数,在综合考虑城市群社会经济影响的基础上,构建城市群城际铁路 线网布局规划模型,并对城际铁路线网的技术性能和约束条件进行分析,提出节点成长、 线路连接、边权演化规则,设计网络演化机制和城际铁路网络演化算法.以成渝城市群为 对象进行实证分析,得到不同参数组合下的演化结果和城际铁路线网规划方案,验证了 模型的合理性和适用性,对实际城市群城际铁路线网规划工作有一定的参考价值.     

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。     

广州轨道交通网络的复杂网络特性研究

分别在L空间和P空间中对广州轨道交通网络进行拓扑建模,并对两个拓扑结构中的网络的平均路径长度、聚类系数、度分布等复杂网络特性指标分别进行计算和分析。结果表明,现阶段的广州轨道交通网络具有随机网络的特性,轨道网络的直达性较好,但是网络的连通性有待提高。     

高铁运营安全多委托方监督演化博弈的SD分析

针对我国高铁委托运输管理模式下,高铁运营安全监督系统存在高铁公司对多个委托方的监督策略难以合理制定的问题,本文通过分析某高铁公司及其 2个委托方策略的动态选择在安全监督方面存在的复杂博弈现象,建立了三方组成的系统演化博弈模型.通过演化博弈理论证明,结合系统动力学(SD)仿真,可以揭示多委托方条件下,系统各方进行决策的行为特征及其稳定状态.结果表明：采用静态策略时,博弈过程出现了长期波动,并不存在演化稳定策略均衡(ESS);而采用动态策略可以有效抑制博弈过程中的波动,但在奖惩系数相同的情况下,静态策略对于委托路局安全投入率的提升优于动态策略.说明高铁公司在制定监督政策时,应灵活运用静态和动态策略,以使高铁运营安全水平得到有效控制和提升.     

高铁运营安全多委托方监督演化博弈的SD分析

针对我国高铁委托运输管理模式下,高铁运营安全监督系统存在高铁公司对多个委托方的监督策略难以合理制定的问题,本文通过分析某高铁公司及其 2个委托方策略的动态选择在安全监督方面存在的复杂博弈现象,建立了三方组成的系统演化博弈模型.通过演化博弈理论证明,结合系统动力学(SD)仿真,可以揭示多委托方条件下,系统各方进行决策的行为特征及其稳定状态.结果表明：采用静态策略时,博弈过程出现了长期波动,并不存在演化稳定策略均衡(ESS);而采用动态策略可以有效抑制博弈过程中的波动,但在奖惩系数相同的情况下,静态策略对于委托路局安全投入率的提升优于动态策略.说明高铁公司在制定监督政策时,应灵活运用静态和动态策略,以使高铁运营安全水平得到有效控制和提升.     

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.     

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。     

基于最小到达间隔的高铁车站进路分配问题研究

在给定站型布局、列车停站方案的前提下,考虑列车密集到发时受前后列车停靠股道组合影响的到达追踪间隔,以及咽喉区进路与到发线的整体性,以单方向追踪列车到达间隔时间总和最小为优化目标,构建了高铁车站列车进路分配模型。模型采用Lingo全局求解器求解,通过算例验证了模型的有效性。结果表明:所求进路分配方案中,正线及接近正线的股道占用频次较高,进路冲突得到疏解,能够实现到达间隔总和最小;停站方案对到达间隔具有影响,当列车密集到发,供停站、不停站通过列车占用的股道数目不足3条时,受到发线安全使用间隔约束,列车到达间隔显著增大。     

城市轨道交通系统网络复杂性研究

随着交通拥堵的加剧,轨道交通以其快速、大运量的特点得到了青睐,其运营里程迅猛增加且在一定范围内呈现网络化运营趋势.轨道交通网络复杂性研究正在经历从单一网络静态拓扑结构扩展至多层网络动态分配特征的深入过程.在介绍拓扑结构与交通流网络的表示方法和网络复杂性评价指标的基础上,归纳轨道交通网络具有小世界、层次性及站间距幂律分布等静态拓扑特性,呈现明显幂律行为的数量分布及时空集聚等交通流特征.针对轨道交通系统的多层网络研究表明网络负载基本符合幂律分布.研究深化了对轨道交通运行机理的认知,有助于真实网络的预测和控制工作,为探索轨道交通网络化运营、一体化发展条件下客流预测、运力与需求匹配提供了参考方向.     

基于欧洲列车时刻表的高速列车行车组织方案

通过对欧洲列车时刻表等相关数据的统计和分析,总结欧洲主要类型高速列车基于路网节点系统的行车组织特点及规律,包括列车开行方案中的列车起迄点选择、停站方案设计、列车之间的接续和换乘、直达与中转换乘方案结合方式、时刻表结构和高速列车下线运行方式等,并结合我国实际路情提出建议方案,欧洲的一些先进的设计理念对我国未来快速客运网中高速列车的行车组织方案的研究具有借鉴意义．     

基于SOPC的钢轨断面高速测量系统

随着我国高速铁路的快速发展,对钢轨断面高速检测技术的需求变得越来越迫切．本文以三角形摄影测量原理和片上可编程（SOPC）技术为基础,利用亚像素图像处理算法、NIOSII处理器和以太网接口等IP软核技术,实时采集和并行处理钢轨图像,实现了多路钢轨断面的高速高精度在线测量．文中论述了基于SOPC与PC协同的高速高精度图像处理系统设计,并给出了系统原型机的试验验证．     

高铁枢纽设计的协同机制

中国高铁枢纽设计工作普遍缺乏一个多方参与的协同机制,建筑师对于以交通功能为导向的枢纽设计缺乏经验,同时相关部门之间缺乏高效的沟通与协作。总结了中国在高铁枢纽设计过程中面临的管理和技术挑战,提出建立由业主、规划部门、建筑师、交通咨询顾问、运营管理者和投资商多方参与的协同机制。深入探讨了协调机制在枢纽设计原则和交通分析中的体现,并以换乘比例的确定和仿真分析为例,说明协同机制在交通分析工作中的应用。     

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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.     

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结合轨道交通客流特点和应用需求,在详细描述人像识别中的图像预处理、人像空间的建立及特征脸识别方法的基础上,研究了全局特征提取、Upper特征提取和Tzone特征提取方法.基于全局特征的识别方法通过提取人像的整体形状特征进行识别,易受表情、姿势、遮挡等的影响.基于Upper特征和Tzone特征在处理表情和遮挡等问题时,与基于全局特征的方法相比具有一定的优势,因此,本文对全局特征、Upper特征和Tzone特征进行了加权融合,提出一种基于多特征融合的人像识别方法.经京沪高速铁路部分车站试点验证,该方法能有效提高人像识别的准确率.     

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高速铁路是我国计划在未来重点发展的交通运输方式.本文运用模糊聚类模型,对京津城际高铁建成前后的旅客出行行为及选择偏好影响因素进行实证分析.分析结果表明,城际高铁能够通过提升城际间的旅客通行能力,释放和激发商务、探亲、旅游等多种活动需求,从而加深城际间的经济和情感互动联系.同时,研究还发现,“快”是高速铁路的标志性竞争力,高铁安全性能提升和服务改善应以保证速度为前提.本文实证研究充分证明,高速铁路是让个人、城市和国家发展多方受益的交通运输方式,在改善出行条件的同时也获得了比较满意的服务评价,值得重点推广.     

基于多层复杂网络的中欧班列运输网络关键节点识别研究

若运输网络中的重要节点发生故障,中欧班列的运输效率和货物流动会受到严重制约。 本文提出一种基于改进TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution) 法及灰色关联分析的多层网络节点重要性评价方法。首先,以中欧班列运输网络结构特征为基础,构建中欧班列多层网络;其次,选取度中心性、介数中心性及接近中心性等多个评价指标,运用改进TOPSIS法计算节点单层网络重要度评价值,采取灰色关联分析融合得到节点综合重要度评价值;最后,利用多层网络SIR(Susceptible Infected Recovered Model)模型验证方法的有效性。 结果表明：本文识别出的关键节点包含中欧班列主要线路的起讫城市、境内外重要口岸和中欧班列集结中心,结果与实际情况较为契合;采用排序前10%重要节点作为初始感染节点,SIR网络感染率在 20 次迭代后达到 97.8%,本文提出方法的网络节点感染率及传播速率均高于 BC (Betweenness Centrality)算法、DC(Degree Centrality)算法和PageRank算法等传统单一网络排序方法,即识别的关键节点对全局网络的影响更为普遍和高效。此外,根据排序结果从国家层面提出相应的政策建议,有助于提高中欧班列运输网络的鲁棒性。