城市路网的复杂网络特性及可靠性仿真分析_张勇
复杂城市交通网络的建模与分析方法研究
复杂城市交通网络的建模与分析方法研究随着城市化进程的不断加速，城市交通问题也日益严峻。
如何建立一个准确且真实地反映城市交通网络的模型，是解决城市交通问题的一大关键。
本文将介绍目前常用的城市交通网络建模和分析方法，旨在揭示其优点和不足之处，并探讨可能的改进方案。
一、交通网络建模方法（一）传统方法在早期，城市交通网络的建模主要采用分段法、路口法或节点法，将道路网分割为若干个整体或部分。
但是这些方法容易受到信号控制、交通管制等复杂环境的干扰，导致建模结果不够准确。
（二）百度地图模型随着科技发展，一些公司开始运用大数据技术构建城市交通网络模型。
例如，百度地图模型对全国道路交通网络进行了全面的分析，并以此建立了复杂的交通网络模型。
该模型通过对每一个路段的速度、状态、车辆密度等数据的收集和记录，来实时更新交通情况，为用户提供准确的交通信息。
但是基于大数据建模，使得模型精度较高，但是也存在着隐私问题。
（三）启发式算法相对于传统方法和基于数据挖掘的方法，启发式算法可以更好地解决复杂网络建模问题。
随着大数据的发展，随机游走算法和拓扑网络分析等方法被广泛用于城市交通网络建模的研究中，以提高模型的精度和准确性。
二、交通网络分析方法（一）图论分析在初步建立了城市交通网络模型之后，图论分析被广泛应用于对城市交通网络的分析。
通过对网络拓扑结构和性质的研究，可以有效地分析道路拥堵、车流量等交通问题，为城市交通管理提供决策支持。
（二）行为模型城市交通管理中，行为模型具有重要地位。
它通过分析驾驶员行为和行驶路线来预测交通状况，从而帮助交通管理部门解决交通问题。
仿真技术是行为模型的一种有效工具，可以模拟出不同场景下的道路交通状况，从而为交通管理决策提供更精确的数据支持。
（三）人工智能随着人工智能技术的发展，其在城市交通管理中也受到了越来越广泛的关注。
通过对大量数据的收集和分析，人工智能能够更准确地预测城市交通状况，并可以快速调整路线规划，为交通管理提供重要依据。
极端天气下城市公共交通多层复杂网络脆弱性研究_笔记
《极端天气下城市公共交通多层复杂网络脆弱性研究》阅读记录目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的和意义 (3)1.3 文献综述 (4)2. 研究方法 (4)2.1 复杂网络理论 (6)2.2 极端天气事件分析 (7)2.3 脆弱性评估指标 (9)3. 城市公共交通多层复杂网络构建 (10)3.1 数据来源与处理 (11)3.2 网络结构分析 (12)3.3 多层网络特性分析 (13)4. 极端天气对城市公共交通多层复杂网络的影响 (15)4.1 案例选取与分析 (16)4.2 极端天气对网络连通性的影响 (17)4.3 极端天气对网络效率的影响 (18)5. 脆弱性分析与评估 (19)5.1 脆弱性理论框架 (20)5.2 脆弱性影响因素分析 (21)5.3 脆弱性评估结果 (22)6. 针对脆弱性的应对策略 (23)6.1 政策建议 (24)6.2 技术措施 (25)6.3 应急预案 (26)7. 案例研究 (28)7.1 案例一 (29)7.2 案例二 (30)1. 内容概要内容概要：本文旨在探讨极端天气条件下城市公共交通多层复杂网络的脆弱性。
通过对城市公共交通网络结构、功能及其相互关系的深入分析，研究在极端天气事件影响下，城市公共交通系统可能出现的故障点、脆弱环节以及整体系统失效的风险。
文章首先回顾了相关理论基础和国内外研究现状，接着运用复杂网络理论和方法，构建了城市公共交通多层复杂网络模型。
通过模拟实验和分析，本文揭示了极端天气对城市公共交通系统运行的影响机制，提出了识别脆弱节点、优化网络结构和应急预案构建等对策建议，为提高城市公共交通系统的抗灾能力和韧性提供了理论依据和实践指导。
1.1 研究背景极端天气带来的影响已经引起了学术界和政府的广泛关注，深入研究和理解在极端天气情境下城市公共交通系统的运行机制和脆弱性特征，对于提高城市公共交通系统的可靠性和抗灾能力至关重要。
基于复杂网络的城市轨道交通网络可靠性研究
《 研究 ｌ ｌ ｛
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ｌ 文章编 号 ｊ
ｌ… ｊ一
前， 往往采 用专 家经 验等定 性信 息的形 式来 描述 系统 城市轨道交通 网络 复杂网络 可靠性测度
的可靠性 ， 该城 市轨道 交通 网络 的可靠 度不太高 ” 如“ 等， 这种描述本身就存在模糊性 ， 以用基 于概率论 的 难
｝ １
ｌ ｛摘
要 通常的可靠性理论难以有效分析城市轨道交
起步 ， 研究的基础 很薄 弱 ， 特别 是在 我 国的各个城 市 ， 轨道交通仍然处于 集 中建 设 时期 ， 具有 一定 规模 的网 络还未形成 ， 实际的样本数据 匮乏 ， 本数据少 的问题 样 极为突出。因此 ， 何在小 样本 条件 下确定 系统 的可 如 靠性参数是一个 迫切需要解决 的问题 。
络 可靠性 的衡 量 指标 ， 原先 基 于设 施设 备 的可 靠性 将
１ ２ 模 糊 性 ．
由于可靠性数 据较少 ， 特别是 在方 案论证 和 系统
设计 的早期阶段 ， 由于分析和评定 的失 效数据样 本小 ，
ｌ 究拓展至基 于交通 系统 管理 者和使 用者的全局性 基于大样本数据的概率模 型和统计方法难 以适 用。 目 ｊ研
题归为随机网络或规则网络的问题来研究。
１ 城市轨 道交通 网络可 靠性分析 的难度
１ １ 大 系统 与 小样 本 ．
城市交 通 网络 系统是 一个错综复杂 的大系统 。概
率论是可靠性最主要 的理论基础 ， 中的大数定律决定 其
了在可靠性试 验或数据分 析时 ， 必须有足够 的样本量。 对于城市轨道交通系统而言 ， 网络可靠性的研究还刚刚
作者简介 ：陈菁菁 ， ， 士， 女 博 工程 师， 主要研究城市轨 道交通运营 安
城市地铁网络复杂性特征分析——以杭州市地铁网络为例
城市地铁网络复杂性特征分析——以杭州市地铁网络为例Abstract：为地铁网络后期规划提供决策支持。
首先，对杭州市地铁网络发展进行了概述。
其次，以space-L法对杭州市地铁网络进行拓扑建模。
再者，利用MATLAB 编程计算杭州市地铁网络度、最短路径、聚类系数等指标参数值，对数据结果进行逐一分析。
结果显示：杭州市地铁网络中，度值为2的节点占所有网络站点总规模的四分之三，节点度值普遍较低；杭州市地铁网络中，随机站点对之间通行路径较长，节点聚集程度低，居民出行便利性较低。
Key words：杭州市;复杂网络;地铁网络引言近年来，地铁交通因具有安全、快速、价格亲民等特点，吸引了越来越多的城市开始建设地铁交通设施，也吸引了众多国内外学者对城市地铁网络展开了一系列研究。
LATORA等[1]对波士顿地铁网络的特性进行了研究。
高洁与施其洲[2]以可靠性理论为基础，基于模拟的轨道交通网络建立可靠性模型，系统地评价了网络结构的抗毁可靠性。
叶青[3]量化分析了重庆市轨道交通网络脆弱性特征，并根据量化结果识别出了关键地铁站点。
袁竞峰等[4]认为外界环境的干扰，同样会增加地铁网络的复杂性，并以上海市地铁事故为背景，深入分析了地铁网络脆弱性变化过程。
DENG等[5]对南京市轨道交通网络特性进行研究后发现其已具有无标度网络及小世界网络的特征。
王志如等[6]通过移除地铁站点的方式分析了轨道交通网络的脆弱性。
张铁岩等[7]基于三种不同的指标，分别对上海、北京以及广州等城市的地铁网络复杂性演化过程进行了对比分析。
赖丽萍[8]基于复杂网络理论，验证了福州市地铁网络是一种无尺度网络，同时网络满足了小世界网络的相关性质。
郑苏江[9]根据节点度、网络的平均最短路径以及聚类系数等参数指标参数，验证了上海市地铁网络的复杂特性。
综上所述，国内外众多学者对对城市地铁网络进行了深入研究并取得了丰厚成果，但相关研究中，对杭州市地铁网络的相关研究较少，在此背景下，本文通过space-L法建立杭州市地铁网络拓扑图，利用多个复杂网络参数指标分析地铁网络的复杂性质，为杭州市地铁网络的规划和维护提供参考。
基于复杂网络的城市网络拓扑结构与演化规律分析
基于复杂网络的城市网络拓扑结构与演化规律分析
一、城市网络的拓扑结构分析
城市网络的拓扑结构可以通过复杂网络的度分布、最短路径长度、聚
类系数等指标进行分析。
1.度分布：度分布表示了城市网络中每个节点的度数（节点的连接数）的分布情况。
在城市网络中，例如交通网络中的节点可以表示城市，度数
可以表示城市的道路连接数。
通过分析城市网络的度分布，可以了解到城
市连接性的分布情况。
有研究发现，城市网络中度分布一般服从幂律分布，即存在少数高度连通的超级节点和大量低度节点。
这一发现表明城市网络
中存在少数重要的城市与大量相对较小的城市之间的连接关系，并反映了
城市的等级结构。
城市网络的演化规律可以通过复杂网络的增长机制和偏好连接等原则
进行分析。
1.增长机制：城市网络的增长机制是指城市网络中新城市的出现和已
有城市的增长。
研究发现，城市网络的增长通常呈现出“富者愈富”的规律，即具有相对较多连接的城市更容易吸引更多的连接。
这一规律表明城
市网络中的连接是不均衡的，存在部分城市具有较多的连接而大部分城市
连接较少。
基于复杂网络的城市公交网络的度和最短路径相关性的分析
层 中节点的度和最短路径之 间呈现 出高强 度的负相关 陛关 系。随后通 过生成相 同规模 的随机 网络 ， 对 相关数据进 行分析 ， 发现也呈现 出一致 的负相关 性 ， 最后 通过计算每个 公交网络 的相关 系数 ， 也发现了 结点 的度 和最短路 径之间呈现 出很强 的负相关性 。研究 结果 表 明 ， 这两个公交 网络 中度和最短路径 两
个变量之 间存在 高度的线性负相关关 系。 关键词 ： 复杂 网络 ； 公交 网络 ； 度和最短路径 ； 相 关性 中图分类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ３ ￣ ． ５ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ １ — ７ １ １ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ９ ７ — ０ ３
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｒ ｇ ａ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｙ ｇ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｔ ｗ ｏ ｐ ｕ ｂ ｌ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ
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重庆公交线路复杂网络性质研究
重庆公交线路复杂网络性质研究公共交通是现代城市发展的产物，也是现在城市必不可少的基础设施，对于人们日常生活来说具有重要作用。
公交线路复杂网络是由每个公交线路和停靠站点构成的庞大网络，其结构复杂，难于管理。
文章以pajek和matlab软件为仿真平台，运用复杂网络有关性质对重庆主城区公交线路进行研究，为分析公交线路网络的复杂性及演化机理，改善交通有一定启发，为相关人员解决公交网的建设管理提供参考。
标签：复杂网络；公交线路网；度分布；最短路径重庆自1997年直辖以来，努力抓住三峡工程建设和西部大开发两大历史性机遇，全面发展经济，加快经济结构的调整，积极扩大开放，深化体制改革，加快基础设施建设，经济社会得到快速的發展，综合实力得到进一步的提高。
另外，重庆地处我国中西结合部，拥有水、陆、空、铁立体的交通网络，是西部最大的综合交通枢纽之一[1]。
重庆城区公共交通工具丰富多样，其中较为主要的公共交通工具是轨道交通和公交汽车。
许多实例研究表明城市公交网络是一个典型的复杂系统，每个复杂系统可以抽象成一个复杂网络，研究公交复杂网络的复杂特性不仅对深入理解复杂网络结构、功能与动力学的内在联系以及应用具有积极的作用，而且对于一个城市的公共交通任务安排及需求具有重要的意义和参考价值[2]。
复杂网络是把复杂系统中的众多研究个体抽象成很多个节点，个体与个体之间存在相互关系或相互作用就抽象成连接两节点的边，没有相互关系或相互作用则不连边，这样就构成了由很多节点和边组成的庞大网络。
PAJEK软件以六种数据类型为形式，以网络图的模型为基础，以其快速有效性和人性化的特点，为复杂网络的分析提供了一个仿真平台。
它利用行之有效的算法分析复杂网络的拓扑结构，包括从局部的角度分析网络节点和边的作用关系、利用抽象化的手段分析网络的全局结构，还能方便的实现各种数据类型的相互转换。
PAJEK软件可以提供用户一个三维的可视化界面和一系列可视化工具。
基于可靠性的城市交通网络分析
基于可靠性的城市交通网络分析城市交通系统是维持城市机能正常运行的重要网络系统之一，一个稳定、高效的道路交通网络对城市至关重要。
然而，实际交通网络的供给和需求均存在很大的不确定性，忽视交通供需的不确定性将给出行决策及道路网络建设管理带来风险。
本文围绕着如何在不确定环境下提高道路用户出行质量、获得可靠性好的城市交通网络开展研究。
在路网可靠性评价指标方面：基于概率论方法研究了交通供给和交通需求随机性的刻画；分析了容量降级路网路径出行时间分布特征；提出了路网服务水平可靠性评价指标，采用最可能状态算法建立了服务水平可靠性评估模型。
在路网可靠性评价方法方面：考虑路径流量和路段出行时间的相关性提出了对数正态分布需求路网出行时间可靠性评估方法；以OD对出行时间可靠性为约束，运用双层规划建立了考虑时间可靠性的容量可靠性评估模型；基于CornishFisher渐近展开获得给定可靠度水平下的路径出行时间预算，运用变分不等式技术建立了满足时间可靠度要求的服务水平可靠性评估方法；利用信息诱导下的混合路径选择模型分析了信息系统的市场渗透率及信息质量对可靠性的影响。
在不确定环境下的出行选择方面：以出行时间均值为路径选择准则，针对容量降级网络建立了概率用户均衡分配模型；从减小出行时间、出行费用和提高可靠度的角度定义路段广义费用，分析了ATIS影响下不同的路径选择准则对降级路网交通流分布的影响；考虑具有不同时间价值用户的风险行为，构建降级路网多用户类全局弹性需求随机分配变分不等式模型，分析了出行者风险取向及容量降级程度对全局需求的影响；将条件风险价值理论引入出行路径决策中，在组合出行决策的层次选择结构下运用离散选择理论构建了出行路径和出行方式组合决策模型，分析了路网的不确定性对方式分担率的影响。
在路网可靠性优化方面：针对容量降级路网运用风险评价理论构建了基于失效概率和失效后果的关键路段识别算法；采用复杂网络理论提出了基于级联失效的节点重要度测算方法，分析了不同的出行网络结构和不同的路径选择模型对节点重要度的影响；将交通供需的不确定性引入网络设计中，基于对数正态分布的需求和截尾正态分布的容量构建了考虑随机供求共同作用下的连续均衡网络设计双层规划模型，提出了基于蒙特卡洛仿真的遗传求解算法并开展了算例分析。