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基于加权网络的公交网络换乘模型的优化及其性能的研究

蒋峰岭  
【摘要】:本文在研究加权复杂网络模型的基础上,理论联系实际,并将加权复杂网络研究的理论运用到实际的公交换乘系统中,从而达到优化公交换乘系统,提高乘客出行效率的目的。 首先,本文提出了一种基于点权驱动的加权派系网络演化模型,模型的成长性主要体现在每个时间步内,增加一个派系(全连通最大子图),派系在网络中是相互重叠的。模型在点权驱动不断强化机制的作用下,使得网络进行增长。通过研究了该模型的网络属性,发现了该模型的节点强度分布和边权分布均具有无标度特性,而点权和度都具有线性相关的关系。基于平均场理论,本文从理论上分析了模型,证明了该网络模型的节点的点权和边权分布具有无标度分布特点,依据该分析结果,从而可以预测网络的动态增长方式,可以计算得到相应的分布和相应的无标度指数。通过与其他仿真的对比,基于平均场的理论结果和模型的统计数据具有高度的一致性,表明了该模型理论分析的有效性。 本文接着提出了一种基于边权驱动的加权派系网络演化模型。该网络模型在边权驱动机制的作用下,每次伴随着一条边的权值的改变,并以改变权值的边的两个端点和新加入的两个节点组成一个新的派系,加入到网络中,促使网络规模的不断增长。通过研究该网络模型的边权分布,点权分布以及度分布,发现都具有无标度特性,而点权和度都具有一定的线性相关性。基于平均场理论的分析,分别从理论上对这些分布进行了证明,通过理论证明和仿真结果对照发现,该网络模型也是属于无标度网络模型。 把公交网络数据抽象成一个加权复杂网络模型,并提出了一个基于平均最短路径时间系数的概念,用来描述公交站点之间的交通流量大小,结合广度优先搜索的公交换乘算法,并将其运用到杭州公交换乘系统中,最终得到了一种基于平均最短路径时间系数的最佳的换乘方案。系统中采用了杭州的实际公交数据,并引入了杭州电子地图,从而达到了公交查询结果的可视化,公交换乘线路的可视化,结合电子地图上的公交拥堵状况图,可以有效地采用最佳的换乘方案选择最佳的公交出行线路。


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