基于复杂网络理论的交通网络可生存性分析

摘要

近年来，我们发现了生活中一些复杂网络的新现象--小世界效应（sma ll-worldeffect）和无标度特性（scale-free property）掀起了人们对现实生活中的网络进行实证分析的热潮。
　　 航空网络和公交网络是交通网络中的重要的组成部分，本文将复杂网络理论应用到航空网络和公交网络的研究中，引入了复杂网络的基本静态几何量，结合航空网络和武汉公交网络的实际数据，证明了航空网络是小世界网络，武汉公交网络是无标度网络，并在此基础上分析了航空网络和公交网络的可生存性。
　　 首先，本文结合实际航空网络和公交网络数据建立了Pajek网络模型并输出了网络拓扑结构图。其次，本文根据以上两个模型进行了复杂网络的特性分析，通过复杂网络的基本几何特征量，证明了航空网络的主干网络小世界特性及武汉公交网络的无标度特征。再次，根据两个特性给出促进交通合理发展的建议，这些研究对航空网络和公交网络的设计、改建有一定的启发意义。
　　 最后，本文对航空网络和武汉公交网络的可生存性进行了研究，分别比较了它们的可生存性。发现航空网络在遭受随机攻击时失效比武汉公交网络崩溃的更快，而遭受蓄意攻击时则比公交网络崩溃的慢。这从实证上证明了无标度网络的双重特性，即在随机打击下，其抗御能力很强；在蓄意打击时则显得异常脆弱。