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《天津大学》 2009年
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交通网络复杂性及其优化研究

李进  
【摘要】: 复杂网络理论的出现为人们研究复杂系统又提供了一个非常好的方法。现实世界中的很多复杂系统均可以用复杂网络来描述,应用复杂网络理论来研究复杂系统具有非常明显的实际应用价值。目前的研究热点主要是从复杂网络的拓扑特性出发,进而研究复杂网络上的动力学、同步、传播等特征以及对其建模。相比非空间网络来说,学者们对于空间网络一直没有给予太多的关注。空间网络中的节点与连边都有特定的地理位置,因此不仅要研究其拓扑特性,还要进一步探索其在地理条件限制下的空间特性以及优化设计,进而达到对空间网络进行高效管理,提高其抗灾变与抗攻击能力的目的。 本文首先介绍了国内外复杂网络理论与应用研究发展动态,在此基础上,本文主要在探求交通网络的空间特性和优化方面做了如下工作: 1、经过统计分析,发现了一类度分布符合类高斯分布形式的复杂网络,经验证,中国铁路网络、世界部分国家高速公路网络、部分主要大都市地铁网络度分布均具有此特性; 2、综合分析了部分世界主要城市地铁网络,发现它们拥有如下共性:倾向于选择短边、平均度数接近于2、聚集系数接近于0,直径较大。经对比分析与计算机模拟仿真,发现城市地铁网络具有类似最小生成树样的结构。之后以北京地铁网络为例分析了其鲁棒性与抗毁性,发现其在节点随机故障情况下具有较好的鲁棒性,但在节点遭受恶意攻击情况下是比较脆弱的; 3、综合分析了部分国家高速公路网络,经分析与计算,发现他们具有如下相同特征:倾向于选择短边、平均度数小于4、小的聚集系数与大的直径。之后从此类网络的空间地理特性对其拓扑特征的成因进行了分析; 4、探讨了中国高速公路网络在节点出现随机故障和遭受恶意攻击下的动力学演化过程并分析了其鲁棒性与抗毁性,结果表明采用动态节点介数降序次序攻击的方式对网络的毁灭性最强; 5、改进了高速公路路网布局规划模型,改进后的模型增加了对路网网络特性的考虑,更贴近于实际需求,之后结合复杂网络与经济学理论,从成本收益分析的角度对路网布局优化模型进行了改进,最后基于运筹学中的一般算法与遗传算法,提出了路网结构优化方法,优化之后的路网结构在抗毁能力上有一定的提高。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:F503

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 乔金锁;王喜富;沈喜生;石亮;;基于复杂网络理论的山西煤炭运输网络复杂性分析[J];北京交通大学学报;2013年03期
2 李泽荃;白玉奇;张瑞新;温晓可;巴全光;郝亦纯;;岩体裂隙网络的小世界特性[J];金属矿山;2014年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 高峰;煤矿井下辅助运输系统设计方法与智能调度研究[D];山东科技大学;2011年
2 沈鸿飞;面向风险评估与应急管理的公路网结构性质评价与分析方法[D];北京交通大学;2012年
3 李聪颖;城市慢行交通规划方法研究[D];长安大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 王俊;天津港集疏运承载能力研究[D];天津大学;2012年
3 李亚群;云南省人力资本空间网络结构关键效率因素研究[D];昆明理工大学;2011年
4 刘杰;基于复杂网络理论的城市轨道交通网络抗毁性研究[D];西南交通大学;2012年
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6 郑健琛;加权城市公交网络复杂性研究[D];西南交通大学;2013年
7 赵亚龙;基于复杂网络理论的煤炭运输网络抗毁性研究[D];北京交通大学;2013年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 李英;周伟;郭世进;;上海公共交通网络复杂性分析[J];系统工程;2007年01期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 王伟;刘军;蒋熙;王莹;;中国铁路网的拓扑特性[J];北京交通大学学报;2010年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 张军民;张玉敏;;土地紧缺视角下的高速公路建设研究——以山东省高速公路为例[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 胡进;复杂网络上的博弈及其在通信网络资源管理中的应用[D];华中科技大学;2010年
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5 丁楠;高管团队社会网络、运作过程与绩效间关系研究[D];江苏大学;2010年
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7 张尊栋;城市道路交通网络多模态动态性建模研究[D];北京交通大学;2011年
8 杨树忠;复杂网络中的社团检测问题研究[D];北京交通大学;2009年
9 杜方;复杂网络系统间相似性识别及其应用[D];浙江大学;2010年
10 张建辉;节点势能导向多下一跳路由协议研究与性能评价[D];解放军信息工程大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏延森;刺激下拟南芥基因逻辑网络构建与分析[D];山东科技大学;2010年
2 李二艳;刺激下拟南芥基因相关网络构建与分析[D];山东科技大学;2010年
3 周斌;复杂网络的社团结构挖掘及应用研究[D];广西师范学院;2010年
4 高萌;复杂神经元网络的同步问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 郭旭;P2P环境下基于节点位置的语义覆盖网络的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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7 姜荣;时间序列的聚类和关联规则挖掘研究[D];辽宁师范大学;2010年
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10 刘法代;基于微观动力机制的企业竞合网络博弈建模及应用研究[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡国良;张丽;;少数民族地区城乡关联发展综合评价——以新疆为例[J];安徽农业科学;2009年10期
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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2 张鑫;刘岳峰;郑江华;杜伟;晏磊;;北京公共交通网络的“小世界”现象[A];第一届中国智能交通年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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1 杨扬;北京市公共交通网络复杂性分析[D];北京交通大学;2011年
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8 赵俊红;天津市公共交通网络复杂性研究[D];天津大学;2010年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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2 罗明华;郭海军;陈玮;;无轨胶轮车调度监控系统关键技术研究[J];工矿自动化;2013年05期
3 唐秋生;冯海峰;李维;;基于复杂网络理论的长沙市公交网络拓扑性质研究[J];交通信息与安全;2013年04期
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5 吕建峰;;关于煤矿井下辅助运输系统的优化[J];机械管理开发;2014年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张红斌;客运专线网络承载能力及其可靠性研究[D];北京交通大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 韩正泽;齿轨车液压系统故障诊断方法研究[D];大连理工大学;2013年
2 郑健琛;加权城市公交网络复杂性研究[D];西南交通大学;2013年
3 张晓瑾;广州市快速公交系统工程后评估研究[D];华南理工大学;2013年
4 高云娥;城市道路慢行交通系统空间设计[D];长安大学;2013年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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1 李进;马军海;;城市地铁网络复杂性研究[J];西安电子科技大学学报(社会科学版);2009年02期
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1 刘新华;基于时刻表的地铁动态配流模型研究[D];长安大学;2013年
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