Connectivity analysis of the global shipping network by eigenvalue decomposition

ABSTRACT

Maritime shipping necessitates flexible and cost-effective port access worldwide through the global shipping network. This paper presents an efficient method to identify major port communities, and analyses the network connectivity of the global shipping network based on community structure. The global shipping network is represented by a signless Laplacian matrix which can be decomposed to generate its eigenvectors and corresponding eigenvalues. The largest gaps between the eigenvalues were then used to determine the optimal number of communities within the network. The eigenvalue decomposition method offers the advantage of detecting port communities without relying on a priori assumption about the number of communities and the size of each community. By applying this method to a dataset collected from seven world leading liner shipping companies, we found that the ports are clustered into three communities in the global container shipping network, which is consistent with the major container trade routes. The sparse linkages between port communities indicate where access is relatively poor.     

随机交通网络连通可靠度改进算法

连通可靠度作为网络可靠性的基础指标是指导交通事故预防、灾后重建和日 常维护等活动的重要理论,但其计算是经典的NP难问题.为了提高大规模网络应用的求 解精度和效率,提出了基于k-最短路径和状态排序的改进算法--Target_Order 算法,集 中考察影响网络连通性的关键节点及其状态,有效减少了无关网络连通性的节点组合产 生的冗余网络状态,大幅降低了计算复杂度.最后,以成都规划年地铁网为例,通过与传统 算法（ORDER算法）比较,分析了算法关键参数的影响,验证了改进算法在精度与效率方 面的显著优势.研究结果同样适用于其他随机交通网络的连通可靠度计算与统计.     

考虑连接性的路网划分算法

针对传统K均值聚类算法在非均质路网划分应用中的不足,将路网连接性融入算法,解决其在路网划分应用中聚类结果不连续的问题.先使用最大最小距离算法确定初始聚类中心和路段差异性,并以聚类评价指标ANSK确定K值;然后统计连续时间间隔下路网划分结果的动态频数,合并和拆分不稳定的“噪声”路段,提高划分子区内路网的紧凑性.最后,基于现实路网中的车牌照自动识别实测数据,对改进的聚类方法进行了验证.将算法得到的划分效果与K均值聚类算法和Ncut算法进行对比,并对子区做宏观基本图分析.结果表明,改进后的K均值聚类算法在保证自身原有聚类优势下,可以有效实现连接性约束下的路网划分.     

基于局部连通性的在途动态路径诱导方法

驾车购物已经成为现代城市居民常见的生活出行方式,而驾车购物出行量的不断 增长也引发了严重的道路交通供需矛盾,加重了城市交通拥堵程度.为更好地满足居民驾车购 物出行的实际需要,出行路径诱导已成为一种优先选择,但目前大多数路径诱导方法运用固 定的最优路径搜索算法来规划行驶路线,不能完全自适应交通流的变化,并没有考虑到购物 出行特点.本文提出一种在途动态路径诱导方法,分析实时交通信息对路网连通性的动态影 响,在途中对诱导路径进行局部范围的重新搜索,并及时将更新结果反馈给在途车辆.实验结 果表明,与其他动态路径诱导方法相比,该方法计算量减少了56%以上,具有更强的实时性和 有效性,并具有开放性结构,能够根据需求替换不同路径搜索算法.     

区域综合运输通道抗毁性分析

区域运输通道是区域运输线路的骨干.通道抗毁性分析对发现通道网络薄弱环节、优化通道网络规划、保障运输安全等具有重要意义.以成渝经济区为例,抽取其运输通道网络,构建L空间下的复杂网络模型,构建基于节点度、节点运输重要度和节点介数的攻击策略,以网络全局效率和最大连通子图节点比为测度,借助Matlab和Pajek软件进行抗毁性分析仿真.结果表明：成渝经济区运输通道平均路径长度较大,连通性有待提高,在进行通道中公路、铁路网络规划时应注意联络线的布设,重庆、成都等应作为关键节点重点建设和保护.     

山地城市应急救护中心选址研究

针对山地城市的路网结构特殊性,根据山地城市路网模型,提出了山地城市道路的连通率的计算方法,然后基于蒙特卡罗的模拟算法对震后路网可靠指标进行评估,并对山城重庆某局域路网进行了震后路网可靠性评估,分析评估结果为应急救护中心的选址提供依据.     

上海市历史城区震后应急救援路网评价与优化

随着我国城市化进程加快,自然灾害问题也日渐凸显,作为主要自然灾害之一的地震正在严重影响着我国城市的公共安全.城市交通系统是城市重要的生命线,因此研究震后城市应急救援道路网络连通可靠度具有重要的现实意义.历史城区由于其建筑多为老旧平房,抗震性能差,而且城区道路空间局促,在遭遇地震时路网更易堵塞.本文以上海豫园区域路网为例,基于瓦砾堆积模型对震后路段通行概率进行计算,采用蒙特卡洛模拟方法对路网节点连接可靠度进行计算,对震后路网路段单元和节点的可靠性进行评估,并在此基础上判别关键路段和优化应急医疗救援路径.     

中等城市常规公交线网连通度计算方法

为了更合理的评价公交线网的结构特性,将网络分析中的连通度指标引入中等城市常规公交路网的分析评价中。分析常规公交路网连通度的一般计算方法,并结合用地类型确定线路的权重,提出公交线网加权连通度的计算方法,并进行示例演示。     

广义超立方体网络容错路由算法

基于广义超立方体图的局部连通性概念，讨论了具有局部连通性的广义超立方体网络的容错路由算法，一个局部连通的广义超立方体网络可以容许大量的错误结点比较均匀地存在于多个广义子立方体而仍保证其全局连通性．对失效结点比较集中的情况，给出了路由算法。     

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实际交通管理中，为了提高道路的利用率，减缓交通拥挤，交通规划与管理者在规划设计时会尽量将交通流均匀分布在各路段上，或者利用一定的交通管制方法将双向道路上不均匀 流量转为均匀流量，这样既不需要投资增加路段能力，又能充分利用现有资源。根据这种思想，张和高(2006)提出了交通流均匀分布下的双向道路网络设计模型，但是原有问题目标函数只是求系统总阻杭最小和交通流不均匀分布度最小，这对于网络可靠性分析来说不太适用，本文分别分析了这两种目标函数下的交通网络的连通可靠性，结果表明了这种道路调整方法对系统的连通可靠性有一定提高.