城市复合交通网络的若干特性研究

针对北京市三环内实际交通网络,分别构建城市道路交通网络和由城市轨道交通网络叠加形成的城市复合交通网络模型.基于复杂网络理论,采用Matlab 计算节点度、聚类系数、平均路径长度、介数和节点紧密度等指标,分析了其分布规律,然后对这两个网络模型的统计特征值进行比较分析.结果表明,它们都具有一定的随机网络模型和无标度网络模型的小聚类系数特征,叠加后的城市交通网络直径和平均最短路径减小,平均度、聚类系数和节点紧密度都有不同程度增加,使整个路网的可达性得到了一定的提高,网络承载力变大.     

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。     

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城市公共交通网络是由公交线路和停靠站点构成的复杂网络,网络的几何性质对站点间的可达性具有重要影响。本文采用Space P法对合肥市公共交通网络进行拓扑,并计算分析了节点的度、群集系数、节点介数以及平均路径长度4个指标及其分布规律。结果表明,合肥市公共交通网络具有明显的小世界网络特性。采用系统聚类分析方法将公交站点归类,并通过比较各类站点对公交网络平均换乘次数的影响,确定了各类站点的相对重要性。站点的聚类结果可为公共交通网络管理、规划方案的制定提供参考。     

基于复杂网络理论的广州轨道交通网络可靠性研究

城市轨道交通网络是由轨道线路和车站组成的复杂网络,利用复杂网络理论探讨轨道线网的可靠性对提升其可达性和运营效率有重要意义. 采用space L方法对广州轨道交通网络进行了拓扑建模,计算分析了节点度、聚类系数、平均路径长度等指标及其分布规律,并重点研究了换乘车站故障情况下整个轨道交通网络受影响程度及可靠性. 结果表明,现阶段广州轨道交通网络呈现随机网络的特征,换乘车站发生运营故障将严重影响网络中的较长距离出行,降低轨道交通网络的客流吸引度,广州轨道交通网络在换乘车站故障后其全局效率降低,局部效率不变,车站之间的紧密程度较差.     

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城市轨道交通网络是由轨道线路和车站组成的复杂网络,利用复杂网络理论探讨轨道线网的可靠性对提升其可达性和运营效率有重要意义. 采用space L方法对广州轨道交通网络进行了拓扑建模,计算分析了节点度、聚类系数、平均路径长度等指标及其分布规律,并重点研究了换乘车站故障情况下整个轨道交通网络受影响程度及可靠性. 结果表明,现阶段广州轨道交通网络呈现随机网络的特征,换乘车站发生运营故障将严重影响网络中的较长距离出行,降低轨道交通网络的客流吸引度,广州轨道交通网络在换乘车站故障后其全局效率降低,局部效率不变,车站之间的紧密程度较差.     

基于复杂网络理论的中国航空网络结构实证研究

运用复杂网络理论,对中国国内航空网络结构进行了实证分析.研究表明,中国航空网络是一个小世界网络,其度分布服从双段幂律分布.与2005年网络结构比较,其平均最短路径长度和簇系数均下降了,而节点及节点平均度都有增加.节点吞吐量点强度和航距点强度与度均呈现正幂律关系,而且度对节点吞吐量的影响大于对航距的影响.介数与度的分布在...     

基于客流量的城市轨道交通网络站点重要度评估方法

针对轨道交通网络中现有的站点重要度评估方法精度低的问题,提出一种基于客流量的城市轨道交通网络站点重要度评估方法,筛选出城市轨道交通网络的重要站点.采用Space L方法构建轨道交通加权网络模型,通过分析客流量比例系数和节点效率对站点的作用,设计站点重要度贡献矩阵,以纽约轨道交通网络为例,采用最大连通子图比例和网络平均效...     

城市多模式公交拓扑网络的构建及特征分析

以哈尔滨市轨道交通网络和常规公交网络为研究对象,构建基于相邻站点的多模式公交拓扑网络模型,对节点度、节点强度、平均路径长度、加权聚类系数、介数等多个结构特征指标值进行分析;以网络效率和最大连通子图作为网络连通性的评价指标。研究表明:哈尔滨市多模式公交网络在L空间下具有小世界和无标度特性;在相邻站点间设置多条公交线路可以有效延缓整个网络由于线路运营时间而崩溃的速度;在全部线路停运前,网络效率反而随着网络规模和站点间平均距离减小而逐渐提高。     

客流特征视角下的轨道交通网络特征及其脆弱性

为提高城市轨道交通网络脆弱性评估的客观性, 将乘客需求特性集成到网络脆弱性的计算中; 在城市轨道交通网络Space L空间下静态拓扑结构的基础上, 以客流为权重建立了轨道交通加权网络; 基于客流指标提出了车站连接强度和加权节点介数, 用于反映动态网络结构特征, 度量节点间相互作用强度; 针对城市轨道交通网络客流的时空特性, 结合网络客流需求特性, 基于出行消耗最大容限阈值, 构建了站点故障条件下的乘客有效路径子图和网络客流的OD损失率, 进而评估城市轨道交通网络的脆弱性; 以西安城市轨道交通网络为例, 从网络客流视角分析了城市轨道交通网络特征及其脆弱性。研究结果表明: 西安市轨道交通网络具有小世界网络特性, 平均路径长度为10.7, 其中小寨站和北大街站为网络关键节点, 其车站连接强度分别为166 795、149 059, 加权节点介数分别为0.365、0.369, 这两个站点的中断对西安市轨道交通网络效率的影响分别为40.1%、39.4%;乘客出行容限阈值极大地影响着网络中站点的重要性排序, 网络脆弱性随着乘客出行容限阈值的增大而逐渐降低; 脆弱性与介数的相关性强于脆弱性与度和强度的相关性, 随着出行容限阈值的增大, 加权介数与其脆弱性的关联性逐渐降低。可见, 提出的计算指标和方法突出了客流特征与乘客需求对轨道交通网络脆弱性的影响, 能够很好地体现轨道交通网络的功能特性。     

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网络关键节点的评估与选择对于区域交通信号控制系统的实施具有重要意义,国内外广泛应用的SCOOT/SCATS等区域交通控制系统关键交叉口的选取往往以交通流量大小、节点间距等为参考,较大程度上依赖经验. 本文以节点连接度、节点介数和交叉口高峰小时交通流量为评价指标,应用FCM模糊聚类方法给出交叉口的重要性分类方法,实现城市复杂交通网络的关键节点选择,并以北京市长安街沿线周围交叉口为例进行了实证研究. 研究表明：当聚类数取3、4和5时长椿街路口、府右街南口和和平门路口均呈现出极高的聚集性,且聚类中心体现的交通特性与实际工程中的关键交叉口基本相同. 本文方法可为区域交通控制系统的关键节点选择提供理论基础.     

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随着新线的建设,城市轨道交通网络规模不断扩大,不同时期的网络特征不同,以北京为例分析发展变化规律,可以为轨道交通网络化运营提供建议.根据复杂网络理论,首先对比了北京市轨道交通规划路网和目前运营路网的网络特征值,分析了特征值的变化规律,得出规划路网的平均度、聚集系数、平均最短距离等指标均有所增大,但由于服务半径扩大,网络效率略有下降.然后针对重要节点失效和线路失效,对比了失效后的网络弹性,并确定了网络中的重要节点.结果表明：节点失效和线路失效对规划路网的影响较小,部分车站的重要度随着网络完善而发生改变,对于运营路网,必须保障重要节点的可靠性.     

城市轨道交通运输网络级联失效抗毁性研究

城市轨道交通各条线路和车站相互连接,联系紧密,其中的节点故障会在网络迅速传播,造成较大范围的拥堵,影响整个网络的正常运营.本文首先结合轨道交通特性,对城市轨道交通网络的级联失效现象进行分析.采用改进的边权函数来分析节点状态变化,进而产生流量的重分配.接着,建立了城市轨道交通网络级联失效模型,并以网络失效规模和破坏程度两个指标对其进行评估,仿真了级联失效过程并分析了不同失效策略下城市轨道交通网络的级联失效抗毁性.最后,以北京市轨道交通网络为例进行了实证研究.研究结果对轨道交通网络的合理规划、结构优化及运营安全具有重要的参考意义.     

城市轨道交通线网基本单元与复杂网络性能分析

从局部角度与整体角度对城市轨道交通网络性能进行了综合分析。从局部角度, 分析了轨道交通网络二线、三线和四线的基本组成功能单元, 并提出采用换乘次数、路网吸引区覆盖强度和换乘站的负荷强度等指标对各功能单元进行评价。从整体角度, 运用复杂网络理论, 在SpaceP拓扑空间中, 采用节点的度、群集系数和平均路径长度等参数来研究轨道交通网络的性能, 并从网络拓扑本身来认识网络特性。研究结果表明: 轨道交通网络最基本的形式为放射、交叉、环形, 三角与环形、三角与三角及多三角都是较为理想的复合形式; 在北京市轨道交通网络中, 随节点的度增大, 其概率分布呈先增加后减小趋势, 群集系数等于1的站点较多, 网络中直达站点和换乘1次就可完成出行站点之和超过了总数的80%, 可认为该网络出行较便捷。     

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。     

城市轨道交通换乘节点与网络运行效率关系研究

换乘节点是城市轨道交通不同线路间转乘的必经场所,对城市轨道交通系统运行有重要影响.本文基于复杂网络理论,将平均路径长度、网络局部效率和网络全局效率作为网络运行效率的评价指标,研究了换乘节点比例、换乘节点衔接线路数及换乘节点分布与网络运行效率的变化关系.研究表明,网络平均路径长度随换乘节点比例、换乘节点衔接线路数增加呈幂函数降低;网络局部效率随换乘节点比例增加呈指数下降,网络全局效率随换乘节点比例增加呈对数增加且换乘效率越高,增长越明显;换乘节点衔接线路数的增加会降低网络局部效率,增加网络全局效率;换乘节点在各线路分布越均匀,网络全局效率越高.     

基于复杂网络的城市公交网络分析

复杂网络作为研究大型真实网络的一种新型工具,特别是小世界网络和无标度网络的提出,为分析城市交通网络结构以及缓解现存的交通问题提出了一些新的理论和方法.以兰州市公交为例,运用图论和改进的L空间法构建了公交站点网络,并对网络的静态几何量进行了统计,以此为依据分析了兰州市公交站点网络的拓扑结构、度分布以及集聚性,结果表明兰州市公交网络具有无标度特性,同时由于聚类系数不大,使得网络的社团化程度不是很高.     

城市轨道交通系统动态风险模态分析建模

城市轨道交通突发事件给系统运营和居民出行带来不利影响。为了分析导致突发事件的 关键风险因素和突发事件给运营造成的滞后时间长度,本文提出基于复杂网络的有向权重动态 风险模型。为了分析模型的拓扑特性,首先引入动态风险模态的概念,将每一时刻突发事件的风 险因素、滞后时间长度和事件等级有机组合为动态风险模态,以从不同角度整体反映这一时刻城 市轨道交通系统的风险状态。其次,提出相关性-时间敏感系数,分析在一定的滞后时间区间内, 前序风险因素与后序事件等级的显著关系,进而表征不同风险模态的相关性。最后,将动态风险 模态及其演化过程映射为基于复杂网络的动态风险模型,根据复杂网络模型的特性进行节点强 度分析,提取动态风险模态的关键信息,用以指导轨道交通风险管理工作。