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基于复杂网络的城市路网可靠性分析
| 论文题名： | 基于复杂网络的城市路网可靠性分析 |
| 关键词： | 复杂网络;城市路网;可靠性分析;小世界效应;无标度特性 |
| 摘要： | 城市作为一个地区的政治、经济和文化中心，在区域发展中发挥着举足轻重的作用。而城市道路网作为城市发展的必然产物，是城市赖以生存的重要基础设施。随着经济的快速发展，城市路网结构日趋复杂，交通拥堵的现象日益严重，交通的供需矛盾也日益突出。因此，对城市道路进行复杂网络特征及可靠性分析研究，可为相关专业技术人员提供解决路网建设及管理的新思路和新方法。 复杂网络是近年来新兴的一门系统科学，其中的研究方法为研究系统的复杂性提供了新视角。小世界效应与无标度特性的科学发现掀起了人们对复杂网络结构及其动力学特性的研究热潮。这不仅提高了人们对现实世界的科学认识，而且被广泛应用于社会、经济及交通等诸多领域。城市路网作为一种开放的复杂系统，可以利用复杂网络理论来揭示其内部的统计特性，并以此来探索城市路网的可靠性。这一理论对合理规划和布局公交线路，预防和缓解交通堵塞有着重要的科学理论意义和实用价值。 本文分别构建了城市路网的原有拓扑网络和对偶拓扑网络，对实际城市路网进行拓扑结构转换。然后引用复杂网络节点度、介数等相关特征指标以及构建网络可靠性指标评价城市路网结构特征。根据不同的失效形式分为两种攻击策略，并提出这两类攻击的仿真分析思想和失效算法。最后，本文结合济南市道路数据，应用Matlab软件及Pajek、Ucinet等复杂网络软件，分析了济南市道路网络的统计特性。实证研究结果表明，济南市路网是一种度分布服从幂率分布的无标度网络，又是一种小世界网络。在蓄意攻击失效和随机故障失效情况下对济南市原有拓扑网络和对偶拓扑网络进行了实证研究，得出济南城市路网在不同攻击模式下的变化规律，由这些特征分析出实际路网的性能特点，从而为城市路网的建设提供参考意见。 |
| 作者： | 闫文彩 |
| 专业： | 应用数学 |
| 导师： | 赵茂先 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东科技大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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