基于复杂网络理论的城市多模式交通网络特性研究

发布时间：2020-06-09 05:19

【摘要】：近年来,随着各个学科的交叉深入发展,交通领域的问题可以用众多别的学科知识去解决,复杂网络理论就是其中之一。交通网络是典型的复杂网络,论文利用复杂网络研究的基本理论和分析方法,对城市多模式交通网络进行复杂特性分析和鲁棒性分析。目前国内外学者在城市交通网络的研究中已取得了很多成果,但大部分学者只针对一个交通子网络进行复杂特性研究,并没有将交通网络中相关联的子网络统一起来进行研究。为深入分析城市多模式交通网络的复杂网络特性,促进多模式交通的协同发展。采用原始映射法构建了城市多模式交通网络模型,由小汽车网络、地面公交网络和轨道交通网络叠加而成。结合城市交通网络的实际运行情况,综合考虑客流量和运行时间的影响因素,对传统加权方式进行改进,方便建立更加准确、贴近现实的城市多模式加权交通网络模型。利用复杂网络的分析方法,应用Gephi、Pajek和Network X开源工具包两种网络分析工具,对南岗中心区多模式加权交通网络及三个单一模式子网络的复杂网络特性进行实证对比分析。使用最大连通子图相对大小和网络效率相对值作为城市多模式交通网络鲁棒性分析指标,对比研究交通网络受到不同攻击时的稳定性,对交通网络的关键节点识别进行了探讨。分析结果表明,相比单一模式的子网络,叠加后的城市多模式交通网络聚类系数增加,节点间紧密度有所增强,具有典型的小世界特性,对蓄意攻击表现出脆弱性,对随机攻击表现出较强的稳定性。综上所述,论文利用复杂网络在哈尔滨南岗中心区多模式交通网络中的应用及研究结果,可以很直观地反映出南岗中心区多模式交通网络的复杂特性以及鲁棒性。总结分析结果并结合研究内容及实际交通运行状况,为南岗中心区的交通发展提出了有效的改善意见,并对未来研究提出展望。
【图文】：

复杂网络,有向网络

网络根据节点之间连边的方向性可以划分为无向网络和有向网络。二者的区别是边逡逑具有方向性称为有向网络，反之称为无向网络。在有向网络中，节点度值的计算方式是逡逑出度的值加上入度的值［４６］。如图３－１所示，用简易的７个节点和１４条边的图形来展现逡逑三种复杂网络的类型。逡逑丨＼邋＼邋Ｉ邋＼邋，Ｘ＜：邋！邋＼逦１邋＼逡逑☆逦ｔ－？？？：、、、各、逦：：６邋笱二＼－逦——（ｅｉｆＶ—＋逦逡逑一１邋一ｖ逦一心ｗ逡逑（ａ）无向网络逦（ｂ）有向网络逦（ｃ）加权网络逡逑图３－１复杂网络示意逡逑３．１．２复杂网络的统计特征指标逡逑３．１．２．１无权网络的统计特征指标逡逑（１）点的度及度分布逡逑度是描述和表征一个节点性质的最为基本的指标，描述了一个节点和网络中其他节逡逑点相连的边数。简单来讲，一个节点的度值大小，说明其在网络中的重要性的大小。度逡逑的计算方式见式（３－１）。逡逑Ｋ邋＝逦（３－１）逡逑ｊｅＮ逡逑－１２邋－逡逑

泊松分布,规则网络,随机网络

早在上世纪就有国外学者提出了随机网络模型。在该模型中，网络中的节点由无向逡逑的连边随机连接，没有规律可循。其连边数最多有７Ｖ（７Ｖ－ｌ）／２条，并且每条边出现的概逡逑率为户。下面分别用概率／？邋＝邋0，／？邋＝邋0．！■和／？邋＝邋０．２构造随机网络图，如图３－３所不。逡逑随机网络的平均度为＜（＞＝／＞（＂－１）＊＃，，平均路径长度／？１１１＾／１１１＜／；：＞。由于随机逡逑网络中连边随机出现，所以网络的聚类系数远小于１，这意味着随机网络不具备聚类特逡逑性１５２１。随机网络的度分布可以用泊松分布来表示。逡逑（逡逑Ｐ（ｋ）＝逦ｐｋ（ｌ－ｐ）Ｎ－ｋ邋？＜ｋ＞ｋ邋ｅ￣＜ｋ＞Ｉｋ＼逦（３－１３）逡逑＂Ｊ逡逑－１６邋－逡逑
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U12

【参考文献】