高铁—普铁双层网络的统计特性研究

发布时间：2020-05-24 20:02

【摘要】：大多数复杂网络的研究都只是将研究的目标抽象为一个单一的网络。但是在许多的网络系统,或者是生物系统中,会同时存在不同的子系统,这些子系统也会对应着不同的子网络,其中的链接和节点都会属于不同的类型。因此,在传统的应用单层网络来表达复杂系统受到局限的时候,双层乃至多层网络的结构与功能研究就变成了近年来复杂网络研究的一个重要方向。另外,随着高铁的飞速发展,我国的高速铁路也逐步由线路发展成独立的网络,单一的铁路网络研究并不少见,高速铁路网络的研究鲜有涉及,而把高速铁路网络和普通铁路网络做一个对比的分析还尚未出现。本文构建了高铁-普铁交通双层复杂网络,在此基础上对单层高铁网络,单层普铁网络,高铁-普铁双层网络的拓扑静态指标进行分析,本文的研究可以为双层网络的实证研究提供新证据,而且有利于交通部门管理和规划交通网络。文章的主要内容有:首先,根据截止到2016年的中国列车车次运行数据,提取全国453个高速车站和2293个普通车站作为研究对象,分别对高速铁路和普通铁路建立单一的复杂网络结构,并对这两种网络的拓扑特征进行了比较和分析,结果发现高速铁路网络的拓扑结构异质性和集聚性要更强于普通铁路网络。再次,文章从双层网络的角度对我国的高速铁路和普通铁路进行网络建模,得到一个由高速铁路和普通铁路组成的双层铁路网络,把单层网络中的一些拓扑指标的计算拓展到多层复杂网络中,并在实际铁路网络数据中进行了计算,并且最终发现在双层网络中,度和聚集系数也同样存在一个负相关的关系。最后,本文根据最大连通子图的大小这个指标对高速铁路网络、普通铁路网络以及双层铁路网络的可靠性进行了评价分析,首先在随机性攻击下,三种网络的可靠性基本一致,而在蓄意的网络攻击下,由于双层铁路网络的网络层之间存在联系,因此,虽然整体上高速铁路网络的鲁棒性依旧最强,但是当有多重型的网络节点存在时,双层铁路网络的可靠性强于另外两种单层铁路网络。
【图文】：

目前在学术界多重型多层网络的概念还没有一个统一规范的界定，不同的学者也逡逑选择用不同的术语来表示，比如有：ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ邋ｎｅｔｗｏｒｋｓ，邋ｍｕｌｔｉ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ逡逑ｎｅｔｗｏｒｋｓ等等。—ｔ＇简单的多重型多层网络的不意图如图２－１所不，该网络中每逡逑一层的节点数目和类型都一样，，其中Ｇ，表示第／层网络。逡逑逦／逡逑／邋／邋（ｈ逡逑／邋＾邋ｏｒ邋？邋＞：３逡逑图２－１多重型多层网络示意图逡逑２．１．３多层依赖型网络逡逑多层依赖型网络，这个概念［７］最早在２０１０年的时候提出来。在最初的时候，逡逑定义依赖型网络时对属于不同的网络的节点之间的连边关系作出了严格的假设，逡逑各层的网络节点数是完全一致的，并且每一个节点都与其他一层的某一个节点存逡逑在着一对一的关系，所有的节点均有连边关系并且不存在一对多的连接关系。多逡逑层依赖型网络是由两个或者Ｍ单一网络组成，各层的网络节点一般都是属于不逡逑同的对象类型的，即，单个网络中的节点属于同一种类型，但是各个网络之间的逡逑节点是具有异质性的。层内节点之间有连边

目前在学术界多重型多层网络的概念还没有一个统一规范的界定，不同的学者也逡逑选择用不同的术语来表示，比如有：ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ邋ｎｅｔｗｏｒｋｓ，邋ｍｕｌｔｉ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ逡逑ｎｅｔｗｏｒｋｓ等等。—ｔ＇简单的多重型多层网络的不意图如图２－１所不，该网络中每逡逑一层的节点数目和类型都一样，其中Ｇ，表示第／层网络。逡逑逦／逡逑／邋／邋（ｈ逡逑／邋＾邋ｏｒ邋？邋＞：３逡逑图２－１多重型多层网络示意图逡逑２．１．３多层依赖型网络逡逑多层依赖型网络，这个概念［７］最早在２０１０年的时候提出来。在最初的时候，逡逑定义依赖型网络时对属于不同的网络的节点之间的连边关系作出了严格的假设，逡逑各层的网络节点数是完全一致的，并且每一个节点都与其他一层的某一个节点存逡逑在着一对一的关系，所有的节点均有连边关系并且不存在一对多的连接关系。多逡逑层依赖型网络是由两个或者Ｍ单一网络组成，各层的网络节点一般都是属于不逡逑同的对象类型的，即，单个网络中的节点属于同一种类型，但是各个网络之间的逡逑节点是具有异质性的。层内节点之间有连边
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O157.5

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本文编号：2678918