复杂网络能控性及其在交通网络中的应用研究

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交通客流逐年增加,使得交通拥堵问题日益严重,因此需要对交通网络进行控制。经典控制理论不能反映出系统的内部结构与联系,且对于大规模,结构复杂的网络难以控制,而交通网络作为典型的复杂网络,更适合用复杂网络能控性的方法来研究。本文结合网络科学的相关理论,针对交通网络的能控性问题,研究了交通网络模型的建立,交通网络中基于负载系数的控制站点辨识方法,以及双层交通网络的静态特性,主要内容包括以下两个方面:首先,提出一种基于负载系数的控制站点辨识方法,该方法主要是依据实际客流量是否超过额定的负载量,提出负载系数来衡量超过额定负载的程度,并以负载系数作为权重,并利用本文提出的有权重网络的控制节点辨识算法选择出客流量超载最严重的节点进行控制,确定在交通网络中需要人为施加限流措施的车站,以较小的成本代价实现对网络的完全控制,有效的解决交通拥堵问题。其次,提出地铁-公交双层换乘优化网络模型。该模型考虑了公交系统中距离较近可以步行换乘的车站,在传统换乘模型的基础上加入近距离节点对,并结合北京公交和地铁数据对模型的静态特性和能控性进行分析,结果表明优化模型累计度分布呈现指数分布,聚类性好,具有小世界特性,且平均最短路径更短,模型的可访问性更高,说明该模型能较好的结合两种交通方式,因此乘客在出行时考虑双层模型的换乘效率更高,对出行路线的选择有指导性意义。最后对本文的研究内容进行了总结与展望,提出了本文内容可继续完善的地方和未来的主要工作内容。
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