出行成本驱动的客运加权复杂网络演化

分析了客运系统的复杂网络特性,建立了成本驱动下的加权网络演化模型,将复杂网络特性与交通行为概率模型相结合进行研究,从乘客出行成本驱动下的选择行为来揭示客运网络的形成机制和演变规律,揭示经济成本因素对客运网络的影响.     

城市公交网络的拓扑结构及其演化模型研究

城市公交网络的拓扑结构特性源于其内在的演化生成机制.以国内4个城市公交网络为研究对象,分别在L空间和P空间对这些网络的度分布、集聚系数和平均路径长度进行了计算和分析.研究发现,公交网络中经过站点的线路教分布服从幂律分布,节点的度分布服从指数分布.基于此,提出了公交网络的演化生成机制--线路择优连接和站点随机游走机制,并构建了公交网络的演化模型.数值仿真结果表明,模型反映了公交网络演化生成过程的关键要素.     

公共交通的局域世界演化网络模型

为了研究城市公共交通网络这一复杂网络的生成机理,以Space P法拓扑的公共交通网络为研究对象,结合公交网络设计中常考虑的公交线路和运营长度限制以及路网中公交站点的邻接矩阵等因素,从公共交通网络的初始网络、新增节点、新增节点的局域世界、优先连接概率及新增节点引起的连边五个方面进行分析,构造了公共交通网络的局域世界演化模型,并给出了适用于计算机编程的模型算法。采用该模型对西安市的公共交通网络进行了生成模拟,结果表明演化模型生成的网络与现状网络的累积度分布曲线、节点乘车次数分布极为接近,证明该模型反映了公共交通网络发展的基本规律。     

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。     

城市群客运网络节点重要度识别方法

为了识别城市群中城市节点重要度,考虑城市基础经济属性、城市公路与铁路客运拓扑网络属性以及城市联系强度属性3方面特性,提出了一种新的城市群综合节点重要度计算方法。首先通过传统节点重要度计算方法,考虑经济、交通以及信息活跃度3种特性,计算城市群中各城市基础经济属性;其次,基于城市群综合客运网络拓扑结构,引入复杂网络中聚集度以及介数中心性指标,分别计算公路与铁路综合城市拓扑网络属性;然后,由于城市群中各城市联系相关性较强,因此在考虑城市群各城市联接属性的基础上运用改进的重力模型构建城市联系强度模型,计算城市联系强度属性指标;随后通过全多边形综合图式法综合上述3方面属性得出城市综合节点重要度,并根据k-means聚类分析得到城市群中城市重要度分级,为城市群综合交通运输网络的构建与完善提供参考。最后,为验证方法的合理性与适用性,以四川城市群为例进行了实例计算。结果表明,四川城市群是以成都为核心的单核城市群,其次重要城市内江与南充可以作为四川城市群的辅助核心,分担成都城市经济与交通的发展压力。同时,四川城市群存在11个一般城市与5个不重要城市,说明四川城市群仍旧在发展阶段。     

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.      

基于复杂网络的海上丝绸之路沿线港口地位评价

为研究"21世纪海上丝绸之路(MSR)"航运网络港口的地位,基于全球排名前16位的集装箱班轮运输公司的服务信息,构建以海上丝绸之路沿线重要港口为节点的复杂网络模型,并对网络的平均路径长度、聚集系数、度及其分布等统计特征进行分析.在此基础上,结合伯德计数法提出一种考虑度中心性、中间中心性和接近中心性的港口综合中心性评价方法,全面分析了MSR港口的重要性程度,并采用拓扑特征驱动的脆弱性模型对研究结果进行对比分析.结果显示,MSR航运网络的聚集系数为0.526,平均距离为2.572,具备小世界网络特性;基于综合中心性模型,香港港得分最高为761,表明MSR网络对中心性高的枢纽港依赖程度较高;脆弱性模型表明移除新加坡港网络效率下降幅度最大(1.83%);基于综合中心性分析得到的港口地位与通过脆弱性模型得到的结果基本上一致.      

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.      

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.      

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。     

基于博弈论的高速公路网络关键路段识别方法

高速公路网络的关键路段识别对于网络的正常运营及潜在危险的评估具有重要意义。作为交通管理者,需要帮助出行者进行路径的选择策略以尽可能的规避风险并实现出行;而各种潜在威胁,以基于路段失效的策略尽可能地使网络服务能力降低,达到攻击网络的目的。将影响高速公路网络性能的潜在威胁看作网络的攻击者,与交通管理者构成攻防博弈的关系,构建了高速公路网络关键路段识别的攻防博弈模型,实现网络关键路段识别与交通流量分配的同步改善。引入加权熵函数,以表征网络攻击者发出攻击网络的信息的不确定性,结合用户均衡分配方法,提出了该博弈模型的求解算法。黑龙江省高速公路网络的算例结果表明,加权熵函数中的参数θ对关键路段排序结果影响不大,在θ=5时,该方法识别出关键路段排序结果均为路网中的问题路段(事故多发、多雨雪、高流量等),与经验情况及实际情况一致。同时,该方法还能够给出相应的路段流量分配比例,为交通规划与管理提供参考。     

基于小波网络的发动机瞬态工况进气流量动态辨识与预测研究

由于发动机进气系统具有复杂的非线性动态特性,因此构建了进气流量小波网络辨识与预测模型,并利用最小二乘法(DLS)对小波网络参数和预测控制率进行了学习和优化,以提高小波网络预测模型的可靠性和预测精度。作为对比建立了基于BP神经网络的预测模型,并利用瞬态工况试验数据分别对两种模型进行了仿真研究。结果表明,小波网络模型能有效地预测发动机瞬态工况进气流量,与BP神经网络预测模型相比,误差精度更高,可用于发动机瞬态工况空燃比的精确控制。     

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。     

城市危险品道路运输网络的设计和分析

为了更好地研究道路危险品运输网络的拓扑特性,通过分析危险品道路运输路径选择模型特点和所面临的问题,建立了适用于危险品道路运输网络的、规范的、准确的一套体系和标准。以成都市为例,使用Arc GIS和Matlab软件初步设计和建立了道路危险品运输拓扑网络,统计了相关拓扑基础数据,并仿真生成相同规模的随机拓扑网络。对比发现:成都市危险品道路运输拓扑网络具有随机网络特性,主要表现为节点度频次分布服从泊松分布。分别通过线性拟合、高斯拟合、幂律拟合,以拟合优度值选择发现:节点度累积概率分布服从泊松分布;节点度分布中的主要集中节点度为2~4,平均节点度为2.968 2。这些表现特征可为危险品运输相关政府部门、运输公司提供危险品道路运输网络设计相关的科学有效方法。     

现代高速公路项目管理必须依赖的工具——网络动态管理平台

21世纪是以信息化技术为基础,推进技术改革,引领经济、建设快速发展的时代,对于高速公路建设来说,已经走过了摸索的起步期,进入了快速发展的新纪元,但相比技术、科技含量日益更新的发展速度,高速公路施工过程管理的创新却相对滞后,在高速公路建设点多、线长、面广的复杂形势下,依托网络采用动态管理平台,将各种有效信息进行汇总、反馈和处理,才能实现以实时管理、动态管理促进高速公路建设提质、提速、又好又快发展的目的。     

河南省高速公路网络发育程度评价与分析

作为河南省区域联系的快速通道,高速公路网络对河南省国民经济与社会发展起着至关重要的作用.通过选取通达指数、伸展指数、趋中指数等指标,以河南省18个中心城市的最短路径矩阵为基础,对河南省区域高速公路网络的发育程度进行了定量评价.结果显示,河南省高速公路网络发育程度在空间格局上呈现明显的“核心—外围”模式,通达指数最高的城市集中在中心城市郑州周围,较低的城市分布在外围地区;趋中指数排序与通达指数排序相吻合;河南省边缘地区城市的通达性需要提高,区域高速公路网络需要进一步完善.     

降雨对高速公路交通流特征的影响

为量化分析不同降雨强度对高速公路交通流特征的影响,以海南省东线高速公路交通流和降雨量数据为基础,研究了不同降雨天气下高速公路交通流参数中车速与密度的分布规律,标定了不同降雨气象条件下高速公路速度-密度分布的二阶段Greenshields交通流模型,回归分析得到了降雨强度与能见度对高速公路交通流模型各参数的天气影响系数。结果表明:随着降雨强度增大,该系数对高速公路最大流量和自由流车速的影响越大,与无雨天气相比,小雨、中雨和大雨天气下高速公路最大流量分别下降15.7%、19.1%和32.5%,自由流车速分别下降4.4%、7.3%和10.6%,而交通流模型中临界密度、截距速度受不同降雨的影响趋势并不明显。     

基于复杂网络方法的粤港澳大湾区城际高速公路路网鲁棒性研究

选取粤港澳大湾区城际高速公路路网为研究对象，采用对偶映射法建立相应的复杂网络模型，运用复杂网络特性指标节点度、度分布、平均路径长度、平均聚集系数分析其网络拓扑结构，并用随机攻击和蓄意攻击两种攻击策略，以最大连通子图相对大小、平均路径长度、网络相对效率等3个指标对该网络的鲁棒性进行评价。结果表明：网络拓扑结构上，粤港澳大湾区城际高速公路路网是小世界网络但并不是无标度网络；鲁棒性分析方面，节点度高的节点是影响路网鲁棒性的主要因素，该路网由于路网中节点度大与节点度小的节点数量相当，因此在面对随机攻击时较蓄意攻击表现得较为鲁棒。     

基于复杂网络理论的计算机网络拓扑研究

复杂网络理论是随计算机的迅速发展而兴起的新的理论。随着计算机网络结构的不断复杂化,原本的简单网络模型已经不能满足现在的拓扑性能要求。于是,复杂的网络理论便产生了,他的出现为计算机的拓扑行为的研究引入了新的发展思路和提供了一个新的研究平台。本文主要从复杂网络理论的概述和复杂网络理论在计算机拓扑行为中的应用的方面进行了论述。复杂网络理论有希望为解决网络行为基础理论的研究提供良好理论基础。     

基于交叉口转弯率的网络交通状态模式发现

针对日益凸显的城市网络层次交通问题,提出一种基于交叉口转弯率的网络交通状态模型,并根据该模型进行了网络交通状态典型模式发现。该模型从交通网络拓扑结构出发,根据各路段的实际流量采用递归最小二乘法对各交叉口在各方向上的转弯率进行了估计,得到了基于路网拓扑结构的转弯率矩阵。该矩阵不仅反映了路段之间的相互影响关系,也反映了路网中交通流的分配情况,即从一定程度上反映了整个网络的交通状态。进而对各时间点的转弯率矩阵进行了基于SOM的分类,对各种网络交通状态在时间轴上进行了统计,结果显示了早晚高峰时段以及白天早晚高峰之间的典型网络交通模式。该方法为网络交通状态研究提供了一种新的建模与分析方法,通过实例分析证明该方法具有普适性与有效性。