基于客流加权的城市轨道交通网络可靠性研究

摘要

随着社会经济的快速的发展，城市规模不断扩大，城市轨道交通作为城市公共交通系统的骨干力量，已逐渐成为连接城市空间的主要载体。城市轨道交通网络建设规划不断完善，网络结构日益复杂，面临的挑战也越来越多，同时人们对于轨道交通网络运输服务的安全性和可靠性也提出了更高的要求。然而基于复杂网络理论分析城市轨道交通网络的可靠性，在识别城市轨道交通网络中的重要节点和城市轨道交通网络的合理改建扩建，以及制定应对突发事件的高效应急预案等方面都具有重要的理论和现实意义。　　首先，本文简单的阐述了复杂网络的基本特性、特征参数和四个基本模型，同时介绍了加权复杂网络的各种特征参数的意义和计算方法以及两种常见的模型。在此基础上，分析了城市轨道交通网络的基本概念和特性，以成都市轨道交通网络为例应用SpaceL方法构建了基于地理的无权网络以及基于断面客流的加权网络模型，并利用Matlab软件对复杂网络特性进行计算分析，得到了无权网络与加权网络的特征参数基础数据。　　接着，根据节点重要性理论，引入了网页排序算法PageRank算法，介绍了算法的基本思想和算法过程。接着对传统的PageRank算法进行改进，使其适用于城市轨道交通加权网络，然后以成都市轨道交通网络为例，得到了所有站点的PR值和排名顺序。　　然后，根据城市轨道交通网络可靠性的定义和影响因素，选取了不同的可靠性评价指标，设计了不同的攻击策略。运用Matlab软件进行仿真攻击试验，得到了不同攻击策略下各可靠性评价指标的变化情况，然后对成都市轨道交通网络的可靠性进行了总结分析，并根据仿真结果针对性的提出了相关优化措施。　　最后，根据突发事件的分类，阐述了城市轨道交通运营中断的定义，分析了轨道交通运营中断启用应急公交联运的条件和相关的公交调度方案。提出了应急公交联运对网络可靠性影响的评价方法，并且做了具体的案例分析。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 复杂网络研究现状

1.2.2 城市轨道交通网络研究现状

1.3 研究内容及组织结构

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第2章复杂网络基础理论及可靠性研究

2.1 复杂网络基本特性

2.2 复杂网络的特征参数

（1）度和度分布

（2）介数

（3）平均最短路径长度

（4）聚类系数

（5）网络效率

2.3 复杂网络基本模型

2.3.1 规则网络

2.3.2 随机网络

2.3.3 小世界网络

2.3.4 无标度网络

2.4 加权复杂网络

2.4.1 加权网络的特征参数

2.4.2 常见的加权网络模型

2.5 复杂网络可靠性研究

2.5.1 复杂网络可靠性的定义

2.5.2 复杂网络可靠性评价指标

2.6 本章小结

第3章城市轨道交通网络建模与复杂特性分析

3.1 城市轨道交通网络概述

3.1.1 城市轨道交通网络的定义

3.1.2 城市轨道交通网络特性分析

3.1.3 城市轨道交通网络建模方法

3.2 成都市轨道交通网络拓扑模型构建

3.2.1 成都市轨道交通概况

3.2.2 基于地理的无权网络模型

3.2.3 基于断面客流的加权网络模型

3.3 成都市轨道交通网络特征参数统计分析

3.3.1 度与强度

3.3.2 边权与边权分布

3.3.3 平均路径长度

3.3.4 聚类系数

3.3.5 介数

3.4 本章小结

第4章城市轨道交通网络节点重要度排序

4.1 节点重要性理论

4.1.1 节点重要度研究方法

4.1.2 节点重要度评价指标

4.1.3 本文采用方法

4.2 PageRank算法

4.2.1 算法简介

4.2.2 算法基本思想

4.2.3 算法过程

4.2.4 算法总结

4.3 PageRank算法改进

4.3.1 适用于无向加权图的PageRank算法

4.3.2 算法步骤

4.4 计算结果

4.5 结果对比分析

4.6 本章小结

第5章 城市轨道交通网络可靠性分析

5.1 城市轨道交通网络可靠性

5.1.1 城市轨道交通网络可靠性的定义

5.1.2 城市轨道交通网络可靠性的影响因素

5.2 城市轨道交通网络可靠性评价指标

5.2.1 网络效率

5.2.2 最大连通度

5.2.3 运输量指标

5.3 攻击策略的确定

5.3.1 攻击模式

5.3.2 攻击算法设计

5.4 成都市轨道交通网络抗毁性仿真分析

5.4.1 仿真结果

5.4.3 仿真结论

5.5 城市轨道交通网络可靠性优化措施

5.6 本章小结

第6 章 轨道交通运营中断后的应急公交联运研究

6.1 轨道交通运营中断的定义

6. 1. 1突发事件的分类

6.1.2 轨道交通运营中断分类

6.2 轨道交通运营中断后公交联运应急响应

6.2.1 应急公交联运的启动条件

6.2.2 应急公交调度方案

6.3 应急公交联运对网络可靠性的影响评价

6.3.1 网络可靠性评价指标

6.3.2 平均最短行程时间的计算方法

6.4 案例分析

6.4.1 问题描述

6.4.2 现状分析

6.4.3 应急公交联运方案与结果分析

6.5 本章小结

结论与展望

1.论文主要工作及结论

2.研究展望

致谢

参考文献

附录1

附录2