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道路交通网络脆弱性是道路网络单元遭到突发事件攻击后在路网单元间相互作用以及外界持续影响下引起的路网整体损失的量度.道路交通网络脆弱性评估除了考虑路网内部单元间相互作用外还应考虑路网节点单元的恢复能力.本文在提出路网脆弱性的概念和分析模型的基础上,综合考虑路网结构、交通流运行状态、应急救援点设置等因素,以路网用户最终损失旅行时间为测度进行了路网脆弱性评估.通过一个简单的路网进行了实例分析,并从新建、改扩建道路、改变救援点设置等方面提出了改善的建议.     

基于复杂网络的湖北省高速公路网特性分析

以湖北省高速公路网为研究对象,选取Space-P方法建立其网络拓扑模型,分析高速公路网的静态特性、中心性和鲁棒性.研究结果表明:湖北省高速公路的网络结构具有明显的小世界网络特性,节点间通过较少次的路径转换便可通达,网络连通性好;在随机攻击策略下,路网表现出良好的鲁棒性,但部分节点的节点度和聚类系数较低,局部地区的连通性较差;从节点中心性分析角度看,高速公路网部分节点重要性过高,在蓄意攻击策略下,路网性能降低显著.     

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。     

基于复杂网络的城市交通拥塞因子风险传播机理及其应用研究

为了解城市交通拥塞因子风险传播特性,提升拥塞风险控制能力,依据昆明市路网拥塞实际调查数据,利用Pearson相关系数分析风险影响因子间的相关性,构建交通拥塞因子风险复杂网络。通过软件gephi0.9.2计算复杂网络各指标,验证网络的可行性和适用性。计算网络节点的相关指标进而引入网络节点重要度 k 的概念,据此将网络节点划分为核心节点、一般节点和边缘节点,同时引入直接免疫率 ρ 共同构建风险传播模型。对筛选出的核心节点进行直接免疫控制,免疫概率 ρ 分别取0.028,0.056,0.112后计算分析可知,免疫概率 ρ 取值基本与感染节点峰值比例值成反比。结果显示,识别出网络中重要度较大的节点并进行免疫控制后,交通拥塞因子风险的传播规模和传播速率将得到较好控制,对现实生活中治理城市道路路网交通拥塞有较好的指导意义。     

河谷型城市公交网络脆弱性研究——以兰州市为例

应用复杂网络理论,以兰州市为例研究河谷型城市公交网络的脆弱性.首先, 根据L 空间模型构建城市公交站点网络,分析该网络静态拓扑特性.然后,基于随意攻击 和蓄意攻击两种攻击模式,建立城市公交网络脆弱性测度指标,并对两种攻击模式下公 交网络的脆弱性进行分析.研究结果表明,由于兰州市特殊的河谷型地形特征,在蓄意攻 击下的脆弱性远远强于其在随意攻击下的脆弱性.最后,结合公交网络脆弱性特征研究公 交网络核心站点选取策略.结果表明,基于度的核心站点选择更适合兰州市公交网络,这 为兰州市交通规划和交通网络优化决策提供理论依据.     

基于复杂网络理论的地铁线网脆弱性分析

针对突发事件造成的节点失效会严重影响地铁运营的效率这一问题,提出了一套基于复杂网络理论的地铁线网脆弱性分析方法。以武汉市现阶段地铁线网为例,采用Pajek构建了涵盖58个站点,57条连接边的当前城市地铁线网拓扑结构图,系统分析了随机攻击和蓄意攻击模式下城市地铁网络的静态与动态脆弱性水平。结果表明:累计节点蓄意攻击对地铁线网破坏性最大,随机攻击次之,单个节点蓄意攻击最小,度大节点为线网中的脆弱点。     

集装箱航运网络拓扑特性研究

从复杂网络理论角度出发,验证了集装箱航运网络具备无标度和小世界特性,由集装箱航运网络节点度分布、度相关性以及度与介数相关性分析得到了度较大的节点对集装箱航运网络影响程度较大的结论.选择度较大节点作为优先攻击目标,随机生成节点序列作为出错目标,进而比较出错和攻击对集装箱航运网络聚集系数、平均距离和网络效率等重要网络特性的影响.通过分析发现集装箱航运网络具有较好的鲁棒性,同时也具有较大的脆弱性.     

基于GIS的多粒度复杂网络模型

为提高城市路网失效传播分析和可靠性分析的准确性,研究了路网发生故障的3种失效形式.在此基础上,基于复杂网络理论,提出了一种多粒度复杂网络模型;通过构建粒度空间,将城市交通广义路网表达为多粒度复杂路网.为检验模型的有效性,以成都市区路网为例,建立了道路的多粒度复杂网络模型;基于该网络结构,进行了路网失效传播分析以及分别针对随机攻击和蓄意攻击的路网可靠性分析.研究结果表明,城市道路多粒度复杂网络能更准确地进行路网失效传播分析和可靠性分析,为进一步研究城市交通网络故障的动态演化提供了有利条件.     

道路交通网络脆弱性评估

为了更准确地评估道路交通网络脆弱性,本文在用户出行时间变化与路网出行需求变化的基础上引入出行时间增加率阈值σ以及出行需求惩罚参数ε,并以此构建了路网脆弱性评估模型。该模型通过各路段失效后的用户出行时间损失以及路网出行需求损失,对各路段的脆弱性评估值进行计算,并通过网络服务效率评价指标对路网整体脆弱性进行评估。最后,本文以Dail网络对所构建的脆弱性评估模型进行算例分析,并与未加入σ和ε的传统模型进行对比。分析结果表明该模型可以准确识别路网中的脆弱源,计算结果更符合实际情况。     

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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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.     

基于OD反推的城市路网脆弱性评价

交叉口是城市道路网络中的瓶颈部分,对交通流的运行存在着很大的影响,但在以往的脆弱性研究中忽略了交叉口对于交通流运行的影响.在考虑了交叉口处交通流运行受到的影响后,改进了传统的级联失效模型;然后采用OD反推的方法在路网单元失效后的局部影响范围内进行交通需求重构;最后以交通流路段总行程时间和交叉口处总服务时间的变化构建综合指标来评价城市道路的脆弱性.实例分析结果表明:所提出的改进的级联失效模型和脆弱性计算指标,都有助于提高路网脆弱性的计算精度.     

基于改进度的城市路网元素连接特性

结合城市路网车道属性(数量、宽度与方向等) 扩展了复杂网络中度的定义, 分别研究了原始法和对偶法下城市路网中交叉口和道路元素的连接特性; 考虑实际路网与居民出行认知特性, 将交叉口定义为节点, 基于赋名道路法与类Stroke分析从居民认知角度界定道路元素, 重点结合机动车道数改进原始度的概念; 在新的路网元素界定下, 使用基于改进测度的平均最近邻度方法分析了交叉口与道路的连接特性, 并考虑现有方法的不足, 提出了连接系数的概念, 更好地明确其连接关系; 以厦门市主城区为例对分析方法进行验证, 分析了主城区路网连接特性。研究结果表明: 该城市交叉口元素网络和道路元素网络皆为无标度网络, 其幂指数分别为1.69、2.70;路网元素的连接皆以某一节点为临界呈现分段特性, 其中, 基于改进度的连接系数邻界点取值分别为3.40、8.33;道路元素的等级测度临界点取值为5, 基于等级测度的连接系数临界点取值为3, 从这一角度来看, 城市路网并非简单的同配或异配网络; 提出的路网元素连接特性分析方法对城市路网拓扑特性的认识及路网演化模型的构建具有重要意义。      

基于社团结构发现的公交专用道施划影响分析

城市道路施划公交专用道是保障公交优先的重要举措,但会压缩社会车辆的运行空间,使得高峰期部分社会车辆不得不选择其他道路出行,从而对路网中其他交通流运行造成影响,严重时可能会引发更大范围的拥堵.因此,准确确定施划公交专用道后的交通影响范围是城市交通管理、控制与诱导策略制定的依据.本文结合城市路网的复杂网络结构特性及网络动力学基础,认为影响范围内的路段间存在相似性,可将问题转化为复杂网络的社团结构发现进行研究.以对偶拓扑的方式获取城市路网结构,通过改进的随机行走转移概率推导出网络节点相异度,采用凝聚算法划分出路网社团结构以确定影响范围.最后对北京市京通快速路施划公交专用道的实例进行数值分析和对比研究,证明了本文研究方法的可行性,也可为交通领域相关研究提供新的研究思路及方法.     

基于空间流量度的城市路网关键节点挖掘方法

针对城市路网关键节点识别与管控问题中传统方法欠考虑结构、流量等多元因素影响,并引入了过多权重参数主观性太强等问题,引入了节点的空间流量度和网络结构流量熵两个新概念,构建了有向含权路网模型,提出了基于空间流量度的城市关键节点识别方法.以北京市四环内路网为例,计算了路网度分布以及速度分布,对比了不同方法的有效性.研究结果表明:方法能够同时识别出流量较大和结构重要的节点;此外,模型参数α增加和β降低有利于提高网络连通性能,但α增加和β降低不利于流量的均衡分布;文中方法和结果可为城市交通规划、设计和管理提供参考,对于缓解拥堵、提高鲁棒性具有重要意义.     

基于多层复杂网络的轨道交通产业链优化

为对轨道交通产业链进行网络性能优化,首先,基于复杂网络理论,采用SpaceL法建立了轨道交通产业链依存性多层复杂网络拓扑结构,描述轨道交通产业链基本结构;随后,选取相关评价指标,运用蓄意攻击、随机攻击的方式,分析了轨道交通产业网络性能在攻击下所表现出的变化趋势及相关特性,并结合熵权法以及节点收缩方法,分别对节点与边的相...     

京津冀城际铁路网特性分析

京津冀城际铁路网规划的实施，为以轨道交通方式实现城市间的互联互通提供了新思路。基于复杂网络理论，构建京津冀城际铁路换乘网拓扑结构模型，统计分析网络主要静态参数，结合复杂网络面临的典型攻击类型，研究京津冀城际网在选择性攻击下相关指标的变化情况，并分析网络中站点的贡献度。经过比较，以北京、天津和石家庄为代表的重要节点失效后，全局效率分别降低了3.93%、3.83%和3.49%,可见规划中以天津和石家庄为核心的多中心路网格局设置，对疏解北京非首都功能起到了积极的促进作用。     

基于交通限制的路网最优路径算法

为了解决车辆诱导系统中复杂道路结构表达及因为城市道路交通信号管理而产生的最优路径选择求解的复杂性,依据图论中最短路径算法的基本原理,提出了含有禁行路线路网的最优路径求解算法。以行程时间最少为目标,按照网络转化法把含有禁行路线的路网转化为不含有禁行路线的路网,采用邻接节点矩阵和邻接节点权矩阵实现了道路节点关系的表达,改善了传统的Dijkstra算法,将全局节点路径的求解转化为与求解节点紧密联系的局部区域求解,将所研究的网络转化方法和改进的路径寻优算法应用于车辆诱导系统。结果表明应用该算法能够在含有禁行路线的路网中求解最优路径,减少了问题求解的路网节点数,提高了计算效率。     

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煤炭运输网络是包括铁路、公路、水路运输等多种方式的复杂网络,处于动态、开放的环境中并受各种不确定因素影响.为了更好地测度煤炭运输网络抵御破坏的能力,提高煤炭运输网络的结构鲁棒性,本文基于煤炭运输网络特性,在分析影响结构鲁棒性的内部和外部因素的基础上,定义了煤炭运输网络的结构鲁棒性,建立了煤炭运输网络结构鲁棒性评价指标体系,并以山西煤炭运输网络为算例进行仿真分析.结果表明,煤炭运输网络对于边随机破坏和按照度攻击,表现出较好的里程可达鲁棒性和效能鲁棒性;随机攻击节点和按照度攻击节点时,网络的结构熵鲁棒性变化不明显;对网络进行攻击的同时以一定的概率修复网络,网络呈现出较好的恢复鲁棒性.     

基于轨迹大数据的城市交通感知和路网关键节点识别

结合城市道路网络的拓扑结构特征和交通流特性,建立基于有向加权复杂网络的城市交通网络关键节点识别模型.以兰州市连续7天的出租车GPS数据为基础,分析并可视化呈现兰州市在工作日和非工作日的城市交通流状态,并采用基于DWNodeRank的有向加权复杂网络关键节点识别方法对兰州市路网关键节点进行识别研究.本文研究方法和结果可为交通管理部门的规划、设计和管理提供科学指导.