基于复杂网络理论的福州城市轨道交通网络特性研究

基于复杂网络特性理论构建福州规划至2021年的城市轨道交通拓扑网络,通过计算该网络的度分布、平均聚类系数、网络直径等特征指标对该网络的便捷性,连通性及站点的可达性等进行分析,通过PageRank值计算判别该轨道交通网络的重要车站,为福州轨道交通网络后期的规划、建设及运营提供有效的指导依据。

考虑站点耦合关系的大型城市轨道交通网络级联失效分析

为了解析站点分布密集的大型城市轨道交通网络级联失效传播机理,提出改进的耦合映射格子模型.该模型结合大型城市轨道交通网络站点分布密集特征,量化耦合站点间客流演化及耦合站点抵抗力.为了衡量级联失效在大型城市轨道交通网络中的传播过程与结果,提出失效站点数量比与网络效率比指标.以上海市城市轨道交通网络为例,验证该模型的可行性.结果表明:当节点度高或进站客流量大的站点失效后,耦合站点间的级联失效规模是邻接站点间的约2倍,且由于耦合站点间的级联失效的影响,介数中心性大的站点失效所引起的级联失效传播速度最快.在考虑耦合站点间级联失效时,客流对大型城市轨道交通网络级联失效的作用力是拓扑结构的约9倍.研究结论可以为城市轨道交通网络的规划设计与事故管控提供科学的建议.

城市轨道交通网络复杂特性及鲁棒性研究

研究城市轨道交通网络结构特性对轨道运营过程中的维护管理工作具有重要意义。基于复杂网络理论,采用Space-L建模方法构建重庆市轨道交通网络拓扑结构,实证分析该网络的复杂特性;选取网络效率和最大连通子图比例两项指标,仿真分析网络面临攻击的剩余功能,进而评估其鲁棒性。结果表明:重庆市轨道交通网络属于无标度网络和小世界网络模型,面临突发运营事件具有一定的鲁棒性,但在蓄意攻击状态下的鲁棒性较差;要重视网络中度值较大、介数较大站点风险防范措施的建设。研究结果可为重庆市轨道交通日常运营维护工作提供数据参考。

基于城市轨道交通网络运输条件下考虑换乘协调的行车分析

本文针对城市轨道交通网络运输条件下的行车分析,着重考虑换乘协调对交通系统性能的影响。通过深入研究城市轨道交通网络的特点和挑战,以及换乘协调的相关理论和方法,建立了一个综合的分析框架。采用换乘协调模型和行车分析方法,通过实证研究和案例分析,系统性地评估了换乘协调策略对行车效果的影响,提出了优化策略。

城市轨道交通网络末班车衔接方案的综合优化

分析了城市轨道交通网络末班车衔接关系的复杂性及影响因素,建立了网络末班车衔接方案优化模型;设计了网络线路衔接关系的图形和矩阵表示法;基于线路衔接关系的矩阵表达,借鉴最小生成树Kruskal算法的基本思想,提出了考虑客流需求及运营者的特定衔接需求的网络末班车衔接方案优化算法,并给出了具体算例,表明该算法具有较强的适用性、易于计算机实现,可为城市轨道交通网络运营部门制订网络末班车衔接计划提供决策支持.

基于客流加权的城市轨道交通网络抗毁性分析

为准确评估城市轨道交通车站失效对网络结构和服务质量的影响,首先,采用Space L方法,并考虑车站客流量,构建基于客流加权的城市轨道交通网络拓扑结构模型;然后,提出兼顾网络拓扑结构和服务质量的抗毁性综合评估指标,在度中心性、介数中心性和剩余容量3种负载分配策略下,分析随机攻击和蓄意攻击对城市轨道交通网络抗毁性的影响;最后,以2021年西安市轨道交通网络为例,验证模型的实用性和有效性。结果表明:客流量大或连接网络中心组团与分支的车站为城市轨道交通网络的关键车站;随着连续攻击次数的增加,强度最大的蓄意攻击对网络的破坏程度越来越大;在度数、介数和强度3种最大蓄意攻击策略下,网络抗毁性达到最优时,容量调节系数最小阈值为0.5,乘客换乘率的最大阈值为0.4。

城市轨道交通网络规划决策系统研究

通过对城市轨道交通网络规划和铁路规划、城市交通规划理论和方法的研究和比较 ,分析并指出城市轨道交通网络规划方案的评价决策实际上是复杂的多目标决策问题。在此基础上 ,建立规划决策分层评价指标体系 ;提出决策矩阵规范化的有效方法 ;建立决策指标权重AHP计算模型和AHP TOPSIS优选模型 ,并建立决策分析系统和应用软件 ,给出了应用实例进行验证 ,证明本文建立的决策模型能利用全部信息 ,使那些仅能用文字描述的项目参加运算 ,且能使经验和理论结合起来。排序结果能够比较客观公正地符合城市轨道交通网络规划决策的实际情况 ,可以为城市轨道交通网络规划方案的评价及方案优选服务 ,避免因人为失误而造成的决策偏差。

城市轨道交通网络脆弱性对比研究

脆弱性分析是提升城市轨道交通系统干扰应对能力的关键性课题。运用复杂网络原理,构建城市轨道交通网络模型,建立多维度的城市轨道交通网络脆弱性评价指标体系,运用计算机仿真技术,基于线路失效模式,以线路组合方式对可能出现的故障情境进行模拟,并以北京、上海两地为例开展实证对比。研究表明,城市轨道交通网络在核心线路或线路组合失效的情况下,表现出较高脆弱性;核心线路和非核心线路的脆弱性影响差异较大;北京城市轨道交通网络基于线路失效的脆弱性要显著高于上海。同时,对指标方法的现实意义和适用性问题进行了讨论。

考虑换乘客流的城市轨道交通网络末班车衔接优化研究

通过研究城市轨道交通网络末班车乘客的换乘衔接问题,对城市轨道交通网络末班车的衔接关系的复杂性进行了分析,建立了以换乘人数最大化为目标的城市轨道交通末班车衔接方案优化模型,该模型的实质是求解加权有向图的最大有向无环子图;然后,设计合适的编码方式,采用类OX法进行交叉操作,提出了对城市轨道交通末班车衔接方案优化模型适用的遗传算法;最后,利用算例对提出的遗传算法进行了验证。结果表明:该算法能够快速求得较为优化的末班车衔接方案,易于计算机实现,可作为末班车计划编制的辅助手段,为城市轨道交通网络中各线路末班车时刻表的编制提供一定的决策依据。

城市轨道交通网络系统设计承载能力计算方法研究

结合城市轨道交通网络系统设计承载能力的概念及特点,全面系统地研究了影响城市轨道交通网络系统设计承载能力的各项因素,并在借鉴以往线路承载能力计算方法的基础上,结合约束理论(TOC),计算了单条线路的承载能力。然后根据系统线网形成的特点,利用分布估计算法建立了城市轨道交通网络系统设计承载能力的计算模型。最后,以上海市轨道交通网络系统为例,对计算模型进行验证。结果表明该模型计算量较小、计算速度较快、可行性较强,并反映了上海市轨道交通网络系统的实际情况。

城市轨道交通网络运营安全问题的复杂多属性决策方法

为实现城市轨道交通网络运营安全问题的科学管理与决策,将其影响因素类型划分为人的行为、设备设施、环境及安全管理等4个方面。借助网络层次分析法(ANP)构建城市轨道交通网络安全性影响因素的递阶层次结构,分析不同因素之间的相互依存与反馈的关联关系。利用超级决策软件(SD)构建超矩阵,计算各影响因素的综合权重,确定影响安全性的关键因素。将得到的各因素的综合权重,加入逼近理想解排序法(TOPSIS)模型中,构建基于改进TOPSIS的城市轨道交通网络运营安全问题的复杂多属性决策模型。通过算例分析验证模型,找出该轨道交通网络中的安全隐患,并提出改善建议。

考虑列车折返的城市轨道交通网络脆弱性评估

为有效缓解城市轨道交通网络(URTN,简称城轨网络)运营中断问题,考虑列车折返评估城轨网络的脆弱性。首先,识别相邻两折返站间的折返区间集合,并明确集合中的任意区间中断均会导致集合中的其他区间不可用;其次,构建4个指标以评估网络的结构脆弱性和服务脆弱性;然后,运用基于组合权重的改进理想点法(TOPSIS),识别影响脆弱性的关键折返区间集合;最后,以武汉地铁网络为例进行实证分析。结果表明:折返区间集合中断对网络结构性能的影响大于对网络服务性能的影响;关键折返区间集合在网络连通性中发挥重要作用,应避免其中断导致网络性能恶化;考虑列车折返以反映中断下的网络运营特征,能更合理准确地评估城轨网络的脆弱性。

城市轨道交通网络及其建设顺序的规划

城市轨道交通是耗资巨大的市政工程，它的布线不当和建设顺序不合理都将造成巨大的浪费，本文提出一种以定量为主、定性为辅的规划方法，使规划进一步科学化，力图达到以最少的投资，获得最快和最大的效益，并有利于城市的可持续发展。

城市轨道交通网络分析研究

本文对城市轨道交通网络进行目标、环境和结构分析:在可持续发展理念下进行宏观功能定位,从城市自然环境、经济环境、社会人文环境和科技环境四方面分析其外部环境,展开系统内部构成分析并构建网络分析的研究框架。

一种分步发展城市轨道交通网络的规划方法

城市轨道交通的建设耗资大、工期长、难度高,在其规划时应着重考虑:用尽量少的总里程覆盖尽量多的面积;最先修建的线路是最急需的;符合可持续发展原则。提出了一种适用于大城市的轨道交通网络规划方法,能同时较好地达到这3个目的。

城市轨道交通网络抗毁性实例研究

基于复杂网络特性,对香港城市轨道交通网络特征值:节点度、聚集系数、平均最短路径、节点和边介数、连通环进行分析。通过节点介数和节点度值,确定了香港地铁中较重要车站。以全网效能和乘客出行成功率为抗毁性指标,研究网络在随机攻击和选择性攻击下抗毁情况,发现网络在蓄意攻击下表现较弱的抗毁性,并且节点失效比边失效给网络造成的损毁更严重。

城市轨道交通网络系统设计承载能力计算方法

和城市轨道交通网络设计承载能力概念、特点相互结合,对影响轨道交通网络系统的设计承载能力因素进行了全面的分析,并且借鉴之前线路承载能力计算方法,和约束理论相互结合,对单条线路承载能力进行计算。之后,以系统线网形成特点,通过分布估计算法创建城市轨道交通网络系统实现承载能力计算模型的设计。最后,通过某市轨道交通网络系统为例验证计算模型。通过结果表示,此模型的计算量比较小,并且计算速度比较快,具有较强的可行性,能够将城市轨道交通网络系统的实际情况充分的反映出来。

基于P空间的上海、北京、广州3个城市轨道交通网络拓扑结构比较

针对上海、北京和广州3个城市地铁实际网络及运营关系,分别构建了P空间拓扑结构模型。基于复杂网络理论,应用特征统计指标对上海、北京和广州3个城市轨道交通网络拓扑结构特征进行了分析。首先比较在P空间上网络各特征值的差异;其次,分析比较3个城市轨道交通网络的度及度分布、平均最短路径及分布、网络聚类系数等特征指标;最后还对P空间下的聚类系数与度的关系进行了分析,发现上海、北京和广州3个城市各有特点,并无规律。从3个城市的聚类系数及度分布表明:它们都有高的聚类系数和较小的度值,说明在P空间下,大城市轨道交通网络具有复杂网络特征,都是小世界网络,这对进一步研究地铁线网的结构特性具有启示作用。

经过演变的广州城市轨道交通网络规划

介绍广州市城市轨道交通线网规划的发展及线网架构和功能等级的划分,综述了线网规模规划、系统规划、系统选型及资源合理配置。

基于改进灰色关联法的城市轨道交通网络服务能力评优模型

本文在分析传统的灰色关联法不足的基础上,通过加入综合权重的手段对其进行了改良,并结合GM(灰色模型)计算软件和Super-Decision计算软件设计了新的计算流程。然后,在实例中调查收集了北京、上海和纽约的轨道网络的相关核心指标数据,并按算法需要邀请了专家对那些指标重要度进行了打分。实例的计算分析验证了该模型在城市轨道交通网络服务能力评优方面的实用性。