基于复杂网络理论的区域公路交通网络可靠性研究

摘要

目前对复杂网络的研究已经成为离散系统中一个新兴的研究热点。公路交通网络是一个典型的复杂网络,利用复杂网络理论分析公路交通网络的拓扑结构,能够准确的定位网络中的关键核心节点,对网络中重要基础设施进行有目的的强化管理,优化交通网络的整体协调与指挥,增强公路交通有机的、协同的管理,提高公路交通运输的服务质量等都具有重要的现实意义。
　　 区域公路网络的结构对于区域交通网络的连通可靠性具有重要的影响,因此本文在收集了江苏公路信息的基础上,将江苏省公路网络抽象为两个不同的复杂网络模型:构造了邻接城镇网络模型(A模型)和公路线路网络模型(B模型)并对其进行复杂性分析,计算网络的度分布、平均路径长度、集聚系数等静态统计特征值。得出了邻接城镇网络模型(A模型)为随机网络模型,公路线路网络模型(B模型)为一个典型的无标度复杂网络。
　　 最后从复杂网络通常所面临的两种攻击-随机性攻击和选择性攻击角度评价整个区域交通网络的连通可靠性,利用网络的整体效能降低比例与全局效率作为江苏公路网络的连通可靠性评价指标。通过实证研究分析了江苏公路网络在不同攻击模式下可靠性的变化情况,得出邻接城镇网络模型(A模型)对随机性攻击表现出了较强的抗毁性,公路线路网络模型(B模型)对随机性攻击显示了较强的鲁棒性,而在选择性攻击时,网络的抗攻击能力表现极差。最后,对公路线路网络模型(B模型)进行了基于介数优先和基于度优先的去点攻击,结果表明对江苏公路网实施基于介数优先的去点攻击网络全局效率下降速度比基于度优先的去点攻击网络全局效率下降的速度更快,从而得出B网络模型对基于介数优先去点攻击比基于度优先去点攻击的抗毁性更弱。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 研究内容及论文组织结构

1.3.1 研究内容

1.3.2 组织结构

1.4 论文创新点

第二章 公路交通网络可靠性综述

2.1 系统可靠性研究的发展历史

2.2 交通网络可靠性研究分析

2.3 基于复杂网络的交通网络可靠性研究现状

2.3.1 国外研究成果

2.3.2 国内研究成果

第三章 复杂网络基础理论

3.1 图论基础与复杂网络基本概念

3.2 复杂网络的静态统计特征

3.2.1 度和度分布

3.2.2 平均路径长度

3.2.3 集聚系数C

3.2.4 介数

3.3 复杂网络模型介绍

3.3.1 规则网络模型

3.3.2 随机网络模型

3.3.3 小世界网络模型

3.3.4 无标度网络模型

3.4 本章小结

第四章 区域公路网络模型的构建与可靠性分析

4.1 区域公路网络的模型构建

4.1.1 基础数据处理

4.1.2 区域公路网络建模方式

4.2 区域公路网络可靠性的定义

4.3 区域公路网络可靠性指标的确立

4.3.1 最大连通子图的相对大小

4.3.2 网络的效率

4.4 区域公路网络可靠性测度指标

4.5 本章小结

第五章 江苏公路网络实证研究

5.1 引言

5.2 江苏路网模型构建

5.2.1 数据抽象

5.2.2 建模方式

5.3 江苏路网网络模型静态参数计算与分析

5.3.1 数据处理

5.3.2 A,B模型的静态参数分析

5.4 江苏省公路网可靠性分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

附录