基于复杂网络的城市公交网络特性分析与演化研究

论文摘要

城市化的高速发展给城市交通带来巨大压力,公交优先作为一种新的现代理念,能有效缓解城市交通拥堵。城市公共交通是一个典型的、开放的、复杂的系统,尽管经历了长久的发展,但自身仍然存在许多弊病,悬而未决。复杂网络是近几年兴起的一门新兴学科,广泛应用于社会生活的各个领域,为我们研究城市公共交通提供了一个崭新的视角和平台。在总结前人研究的基础上,本文对城市公共交通网络进行了拓扑抽象、特性分析和演化模型的研究,并提出了一种辨识公交网络Hub节点的方法。以L空间法和P空间法对公交网络进行了抽象,选取国内三大城市：北京、上海、杭州的公交网络为分析对象,结合已有的研究成果,分析描述了公交网络的部分特性,总结出公交网络既具有择优增长机制,又具有随机增长的因子。城市公交系统的发展变化要受到城市空间结构、城市规划以及各方经济利益等多方面因素的制约,是一个不断变化着的网络。仅仅研究网络的拓扑结构,分析其内在特性无法体现它的演化规律。根据公交网络的演化机制,基于“混合择优模型”,提出了一个考虑节点连接成本和节点度有限的公交网络演化模型,并用Matlab7.0进行了模拟仿真,结果与实际公交网络特性相似。以网络效率为评价指标,提出了一种探寻公交网络Hub节点的方法。在一个虚拟小型公交网络上进行了算例分析,最后为未来公交网络布设提出了几点建议和措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和研究意义
• 1.2 复杂网络理论的研究现状
• 1.3 基于复杂网络理论的交通网络研究现状
• 1.4 研究内容及组织结构
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 组织结构
• 第2章 基础理论
• 2.1 图论基础
• 2.2 复杂网络基本理论
• 2.2.1 复杂网络的基本定义
• 2.2.2 复杂网络的常用统计特征量
• 2.2.3 复杂网络模型
• 2.3 小结
• 第3章 城市公交网络复杂特性分析
• 3.1 引言
• 3.2 城市公交网络的拓扑结构建模
• 3.2.1 城市交通网络的抽象方法
• 3.2.2 城市公交网络的抽象方式
• 3.3 公交网络拓扑特性分析与统计
• 3.3.1 公交线路和站点分析
• 3.3.2 L空间下公交网络特性分析
• 3.3.3 P空间下公交网络特性分析
• 3.4 小结
• 第4章 城市公交网络演化模型研究
• 4.1 引言
• 4.2 公交网络的演化机制探讨
• 4.3 公交网络的演化模型
• 4.4 演化模型的仿真分析
• 4.5 小结
• 第5章 基于复杂网络理论的公交网络HUB节点辨识
• 5.1 引言
• 5.2 复杂网络的鲁棒性与脆弱性
• 5.3 探寻公交网络HUB节点的必要性
• 5.4 公交网络HUB节点辨识
• 5.4.1 评价指标的选取
• 5.4.2 复杂网络效率
• 5.4.3 Hub节点辨识
• 5.5 小结
• 结论
• 1.总结
• 2.展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果