复杂网络上的交通动力学

本文提出了一个网络上的简单交通流模型。对于规则网络和无标度网络来说,都存在着从自由相到堵塞相的尖锐相变。相变点的值可以用来衡量一个网络处理信息的能力,它是由网络本身的拓扑结构决定的。随着网络节点N的增加,网络的相变点在带周期边界的规则网格是NO.5量级的,而对于无标度网络则几乎不变。模拟结果与理论分析很好地吻合。     

城市慢行交通网络特性与结构分析

基于复杂网络理论, 对城市慢行交通网络进行L空间和P空间拓扑结构转换。通过对平均路径长度、聚类系数及度分布的特性分析, 确定了城市慢行交通网络的类型, 并找出L空间慢行网络的中心节点。通过对P空间慢行网络结构特征指标即节点度、紧密度与介数的分析, 应用模糊聚类分析方法, 提出城市慢行网络结构层次的划分方法, 并分析了渭南市的慢行交通特性。分析结果表明: 渭南市中心城区慢行交通网络具有小世界特性, 网络内部的通达性较好; 城市慢行节点的重要程度可通过L空间慢行加权网络的无标度性来反映; 通过对P空间慢行网络结构特征指标的聚类分析, 可将慢行系统分成慢行廊道、慢行通道和慢行旅游休闲道3个层次。     

�ҹ����������翹����ʵ֤����

从复杂网络角度对2001—2010年我国航班流网络结构进行实证分析.通过计算网络结构的统计指标,验证了该网络具有小世界特性和无标度特性,并构建了最大连通子图尺寸下降率和整体效能下降率指标,对其进行抗毁性分析.根据不同年度对比分析,发现我国航班流网络抗毁性有逐年提高的趋势,但却更依赖于几个关键机场.通过各种攻击方式的对比分析,得出我国航班流网络对随机攻击表现出较强的鲁棒性,而对恶意攻击却非常脆弱.整个网络的可靠性主要由少数重要机场决定,需要重点确保这类机场安全高效运行,并向多枢纽系统发展.     

北京城市网络交通流混合流量建模

针对北京城市网络交通流的统计特性,提出了一种新颖的混合流量模型,通过三类交通流量的组合得出:M型日均流量、振荡幅值符合时变Super-Gaussian分布的分形随机波动和到达率符合Poisson分布的流量"尖峰",以此来描述实际的交通流.通过该模型得出北京市交通流数据的去日平均概要曲线,对去日概要曲线进行离差统计分析可以较好地反映实际观察的交通流"尖峰"现象,这种现象和Internet通讯流的研究结果相符.进一步对交通流"尖峰"的到达规律进行研究发现,"尖峰"到达时间间隔呈负指数分布,并且这种随机波动具有与高速公路交通流相似的多分形特性.对交通流"尖峰"的认识和其到达率的结论对于进一步理解城市交通流复杂现象的起因和特性,提高交通流预测和仿真效果有着重要作用.     

基于出行选择的无标度网络演化模型

为深入探讨无标度网络产生的机理,在分析城市居民出行网络特性的基础上,建立了基于出行选择的无标度网络演化模型,并指出了该模型存在的3种特殊情形．模拟了城市居民出行网络的演化过程,运用平均场理论对该模型进行了分析,得到了网络的度分布指数,并与模拟结果进行了比较,两者吻合良好．研究表明,城市居民出行网络具有无标度网络特性,是一个典型的无标度网络．     

元胞自动机交通流模型的随机规则

元胞自动机模型是近年刚发展起来的交通流模型,由于其建模简单、易于在电脑上实现及可模拟复杂的非线性交通现象而得到了迅速的发展.本文研究了基于NaSch模型的一维交通流元胞自动机模型,并对模型中随机规则在模拟复杂交通现象中所起的作用进行了分析.通过对NaSch模型和VDR模型的基本图和时空分布图进行分析,得出模型中的随机规则是模拟实际交通流中的很多非线性现象的主要规则.     

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.     

基于驾驶人特性的双车道跟驰模型稳定性分析

为了研究交通拥堵问题,了解交通拥挤形成的过程及驾驶员自身特性对双车道交通流稳定性的影响.本文基于复杂网络聚类同步理论,对一类基于驾驶员特性的双车道跟驰模型的稳定性进行研究. 通过设计适当的控制器使得基于驾驶人特性的双车道车辆跟驰模型趋于稳定,并得到了模型稳定性的条件.此外,在双车道上的车辆受到随机外部扰动的情形下,利用具有外部扰动的复杂网络自适应H∞ 聚类同步理论,研究了外部扰动情形下基于驾驶人特性的双车道车辆跟驰模型的稳定性.最后,采用MATLAB仿真技术进行数值模拟,验证所设计控制器对双车道交通流稳定性的影响及不同的驾驶员性格特性对交通流运行的影响.     

基于驾驶人特性的双车道跟驰模型稳定性分析

为了研究交通拥堵问题，了解交通拥挤形成的过程及驾驶员自身特性对双车道交通流稳定性的影响.本文基于复杂网络聚类同步理论，对一类基于驾驶员特性的双车道跟驰模型的稳定性进行研究. 通过设计适当的控制器使得基于驾驶人特性的双车道车辆跟驰模型趋于稳定，并得到了模型稳定性的条件.此外，在双车道上的车辆受到随机外部扰动的情形下，利用具有外部扰动的复杂网络自适应H∞ 聚类同步理论，研究了外部扰动情形下基于驾驶人特性的双车道车辆跟驰模型的稳定性.最后，采用MATLAB仿真技术进行数值模拟，验证所设计控制器对双车道交通流稳定性的影响及不同的驾驶员性格特性对交通流运行的影响.     

数据驱动的偶发拥堵时空建模及传播分析

为研究实际的道路交通路网中偶发拥堵的传播和演化特性,充分发挥海量交通流数据的潜在价值,克服现有基于模拟仿真的拥堵分析方法因理论假设和参数设置所导致的 “失真”问题,本文在交通流实测数据的基础上,建立改进的 PLS-STAR模型对偶发拥堵的时空传播结构进行描述,并提出偶发拥堵的直接和间接时空传播效应两种概念对拥堵的时空传播影响进行刻画,从而构造了一种数据驱动的偶发拥堵时空传播效应评估方法.通过北京路网的案例研究发现,路网服务水平的降低,更大程度来源于拥堵传播的间接影响而非直接取决于突发的交通量增加,因此,通过控制拥堵传播来提升城市路网的服务水平仍具有巨大潜力.     

交通流短时预测的相关性研究

交通流短时预测中,多个检测点的道路交通状态间的时空联系是客观存在的,但以往研究中通常根据经验假定,很少定量研究其相关性. 本文引进了多元统计分析中的多维标度法对多断面时间序列的相关性进行定量分析,为合理进行多断面短时交通流预测研究提供基础. 首先,根据道路网多个断面各自的时间序列利用相关系数方法得到两两之间相关性的相关系数矩阵,然后,利用多维标度法将道路网中多个断面交通流的相关程度映射到一张二维拟合构图中,以拟合构图中代表各个断面的点之间的欧几里得距离来体现断面之间的相关强度,从而判别断面之间相关性强弱,确定道路网多断面短时交通流预测时相关性分组. 最后,根据相关性分析结果进行多断面交通流预测及效果比较,验证了方法的可行性和有效性.     

��ͨ����ʱԤ���������о�

交通流短时预测中,多个检测点的道路交通状态间的时空联系是客观存在的,但以往研究中通常根据经验假定,很少定量研究其相关性. 本文引进了多元统计分析中的多维标度法对多断面时间序列的相关性进行定量分析,为合理进行多断面短时交通流预测研究提供基础. 首先,根据道路网多个断面各自的时间序列利用相关系数方法得到两两之间相关性的相关系数矩阵,然后,利用多维标度法将道路网中多个断面交通流的相关程度映射到一张二维拟合构图中,以拟合构图中代表各个断面的点之间的欧几里得距离来体现断面之间的相关强度,从而判别断面之间相关性强弱,确定道路网多断面短时交通流预测时相关性分组. 最后,根据相关性分析结果进行多断面交通流预测及效果比较,验证了方法的可行性和有效性.     

基于BNN动态的交通流演化模型及应用

交通流诱导以交通流预测和实时动态交通分配为基础,如何更精确地来预测交通流的变化情况是其中的一个核心问题.文中用BNN动态来刻画交通流的演化过程,介绍了BNN动态的概念及演化动态方程,并分析BNN动态的零点的稳定性,给出了一个算例进一步验证BNN动态的稳定性.通过简单的算例,在BNN动态的基础上对道路中的交通流进行分析和预测,进而对车辆进行诱导,从而达到交通管理的目的.     

基于 k-壳分解的集装箱海运网络度分布研究

运用复杂网络理论,研究集装箱海运网络度分布情况。以往研究中多认为海运网络节点度分布具有无标度特性,文中基于k-壳分解法获得不同层次的东亚区域集装箱海运拓扑网络,并计算出不同层次网络的节点度分布;通过分析不同层次网络的节点度分布情况,发现东亚区域集装箱海运网络存在明显的度值分层,并在双对数坐标下不存在显著负相关性。鉴于幂律分布是惟一满足无标度特性的分布形式,且实证网络中不同层次节点度分布图均明显存在不符合幂律分布的迹象,可见东亚区域集装箱海运网络分布不具备无标度特性,并提出造成这种状况的原因。     

基于复杂网络理论的快递网络脆弱性分析

快递网络是快递行业运营的基础和保障,有意或者无意地攻击快递网络会使网络出现不同程度的"瘫痪",影响正常的快递运营。基于复杂网络理论分析了我国快递网络的拓扑特性和脆弱性。对快递网络的拓扑特性分析发现该网络为无标度网络,具有小世界现象,网络没有社区结构,这些特征均说明了快递网络节点之间连接密度较大、网络特性良好。进一步对网络的脆弱性分析发现网络在面对随机故障时能更好地保持原有网络性能,此外文章提出考虑节点异质性的"社会效益",来评价快递网络的脆弱性。结果表明快递网络在遭受攻击后,网络的社会效益比其他指标下降得更慢,尤其是随机故障。     

信号交叉口交通流的数值仿真

通过建立城市道路交叉口交通流黄红灯前后边界条件与计算方法,利用LWR模型描述了交叉口周期性中断交通流.在数值差分模型中,应用仿真时步交叉口状态数组标识交叉口信号灯状态,并依时推进仿真计算.不同于连续交通流,城市道路交叉口交通流根据红绿灯的变换采用各路段分时、分段计算方法突出各子路段在不同信号灯下的不同路权特征,同时在差分计算和边界上考虑不同子路段的相互影响与衔接,整体刻画了交叉口及相关道路交通流的时空变化.算例表明,LWR模型与特殊边界条件结合,并配合基本图的灵活性,在城市道路交通流推算中结果合理可信,模型具有良好应用潜力.     

拓扑结构对互联网舆论传播的影响

为研究拓扑结构对网络宏观舆论的影响作用,构建了两类观点交换规则,并以此为基础在随机网络、小世界网络和无标度网络3种拓扑上进行了舆论演化的数值仿真．结果表明,充分的观点交换有利于宏观舆论的统一;网络的异构性可以促进少数群体在舆论的演化过程中最终取胜;降低个体间的连接程度和加强网络的异构性都会增加宏观舆论观点的极化或分裂的可能性．     

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.     

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...     

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.