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原文传递基于网间传递负载的双层复杂网络视角下城市公交-地铁网络鲁棒性研究

论文题名：	基于网间传递负载的双层复杂网络视角下城市公交-地铁网络鲁棒性研究
关键词：	公交-地铁双层复杂网络;鲁棒性;级联失效;相互依赖网络
摘要：	近年来，随着城市汽车保有量的不断增多，因交通安全事故等原因造成地面交通拥堵的现象时有发生，极大危害着公交网络的正常运营。当公交网络局部地区无法正常运营时，其客流量将向周边公交和地铁站转移，该地区地铁网络客流量激增可能会导致地铁运行效率下降，进而导致公交和地铁网络发生大规模崩溃，严重影响人们生活和工作效率。在面对突发情况或蓄意攻击造成的交通拥堵时，分析基于网间传递负载的公交-地铁双层复杂网络的鲁棒性，对恢复公共交通网络的通行能力具有重要意义。　　论文主要工作如下：　　（1）研究网络之间有反馈的双层相依网络鲁棒性问题。在双层相互依赖的复杂网络理论的基础上，构建了网间传递负载的双层复杂网络模型，重新设计了双层网络级联失效的流程，利用MATLAB仿真程序，分析了在不同网络结构、依赖强度、网络模型和连接策略下网络的鲁棒性。　　（2）研究构建符合城市公共交通网络拓扑结构的双层复杂网络问题。根据网间传递负载的双层网络级联失效模型和SpaceL方法构建B-SDLN，最终选择定量描述公交地铁双层复杂拓扑结构的鲁棒性的测度指标为最大联通片的相对大小、平均最短路径长度和全网效率。　　（3）研究西安市公交-地铁双层复杂网络的鲁棒性问题。以西安市公交-地铁双层网为例，通过MATLAB仿真程序，分析了网络在蓄意攻击和随机攻击下时容量系数α和网间负载传递系数P对网络鲁棒性的影响。　　研究结果表明：　　（1）在网间传递负载时，双层复杂网络在BA-BA网络模式下拥有更优的鲁棒性；随着依赖强度越大，级联失效的传播变得更加严重；在一定的攻击和连接策略下，网间传递系数P越大，相互依赖的网络的鲁棒性越低；在探究不同连接策略对网络鲁棒性的影响时，可以看出升序连接的网络鲁棒性最差，随机连接的网络鲁棒性最强。在网间可以传递负载时，双层相依网络相较于相依节点无反馈的双层网络在描述交通网络时更符合现实交通网络拓扑结构的特点；　　（2）西安市公交-地铁双层复杂网络是介于随机网络和无标度网络之间的一种复杂网络。西安市公交-地铁双层复杂网络的节点分布是既不类似于BA网络的聚集也不像ER网络那么分散，这是因为平均最短路径的值很大，全网效率的值很小。　　（3）网间负载分配系数P和容量系数α对西安市公交-地铁双层复杂网络级联失效有重大影响。当网络中度最大的节点受到攻击时，合理提高容量系数α和降低公交与地铁之间负载的传播量（通过调节P的取值）可以明显提高公交-地铁双层复杂网络的鲁棒性。西安城区公交-地铁双层复杂网络在不同仿真情景中，蓄意攻击模式的模式对西安市公交-地铁双层复杂网络的破坏要大于随机攻击。
作者：	曲轲琦
专业：	交通运输工程
导师：	王宁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2022