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原文传递基于复杂网络理论的地铁-公交复合网络脆弱性研究

论文题名：	基于复杂网络理论的地铁-公交复合网络脆弱性研究
关键词：	地铁-公交复合网络;客流分配;拓扑网络;脆弱性
摘要：	常规公交和轨道交通作为城市居民出行的必备交通方式，为城市居民提供了大量的交通服务。同时重大疫情、极端天气、自然灾害、设备故障等问题严重影响着城市公共交通正常运营，导致交通系统出现不同程度的损伤。为了尽可能从源头降低危害发生的可能性，降低突发事件对城市公共交通系统产生的影响，做好城市公共交通网络脆弱性评估，识别脆弱性站点和区间变得尤为重要。目前，国内外学者大都针对公交或者地铁单层网络进行研究，没有考虑到地铁和公交协同作用下的复合网络的脆弱性；同时，对于网络脆弱性的研究方法多是从拓扑脆弱性出发，只针对网络拓扑的结构性质而未能考虑在实际情况下客流量的引入带来网络效率的变化。因此，本文总结前人经验，构建了地铁-公交复合网络，以拓扑脆弱性和功能脆弱性两个着力点分析了复合网络的脆弱性。　　首先，对国内外研究文献进行分析，总结近年来国内外学者对脆弱性的研究方向，同时，引入了复杂网络理论和参数判断规则，分析了指标在网络研究中的作用，介绍了复杂网络的特征模型，又以突发事件研究分析为导向，研究了脆弱性在网络中的定义，通过辨析相关定义给出了本文城市公共交通网络的脆弱性定义，分析了其影响因素和脆弱性特征；此外，介绍了网络拓扑模型的构建方法，通过对比决定选用SpaceL法对复合网络进行构建。对于复合点的选择，本文采用了以地铁站为耦合节点，将辐射范围内的公交站点进行耦合，最终得到地铁-公交复合网络。　　其次，构建了拓扑脆弱性模型，选取了极大连通系数和网络效率下降率作为模型的脆弱性测度算子，以随机攻击和蓄意攻击的方式对模型进行仿真。其中，蓄意攻击选用了三种攻击方式来对网络的拓扑脆弱性进行分析，分别是基于节点度的蓄意攻击、基于节点WL指标的蓄意攻击和基于节点LLS指标的蓄意攻击。利用极大连通系数和网络效率下降率来分析网络拓扑结构脆弱性，并以大连市公共交通网络进行实证分析。　　再次，对复合网络的功能脆弱性进行分析。首先以可视化结果展示了地铁站点失效后对周边公交站点的客流变化影响，其次以广义出行成本的增加率来判断站点在中断后表现出来的功能性的降低，以此建立了功能脆弱性评价模型；构建了运输网络、有效路径搜索算法模型最后给出了基于改进Logit的客流分配模型。以大连市复合网络计算了乘客的广义出行总成本，证明了模型的有效性。　　最后，针对复合网络的脆弱性，从网络的拓扑结构和功能性质两个方面来提出降低网络脆弱性的优化方法，并给出对策。　　本文从拓扑脆弱性和功能脆弱性两方面探讨了复合网络的脆弱性程度，以定性和定量相结合的方法构建的模型行之有效，在实际意义方面，为大连市公共交通网络降低突发事件的可能性与保护重要站点措施上提供了参考。
作者：	陈晨
专业：	交通运输工程
导师：	贾鹏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2022