基于复杂网络理论的交通运输网络及其结构的可靠性评价

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1、⑧申请同济大学工学博士学位论文保密★2年基于复杂网络理论的交通运输网络及其结构的可靠性评价培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：交通运输工程学院交通运输工程交通运输规划与管理高洁施其洲教授二oo八年八月JIIIJIIIIIIIrll／IIIY181618保密★2年AdissertationsubmittedtongjiUniversityinconformitywiththerequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyStudyonReliabilityEvaluationofTranSportatio

2、nNetworksandItsStructureontheBasisofComplexNetworkTheorySchool／Department：SchoolofTransportationEngineeringDiscipline：TransportationEngineeringMajor：TransportationPlanningandManagementCandidate：GAOJieSupervisor：Prof．SHIQi—zhouAugust2008学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项

3、内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：南弓复。眇万年7月≯。日经指导教师同意，本学位论文属于保密，在2年解密后适用本授权书。指导教师签名：删学位论文作者签名：高癌域每c

4、肚。日枷年7月≯‘7日同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的

5、学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。签名：高≥告娜年7月幻日摘要交通运输网络可靠性是交通运输系统评价的一项重要指标。在交通运输系统规划和管理中，交通运输网络可靠性以及交通运输网络结构可靠性评估应该是一个极其重要的内容，尤其在我国，多发性自然灾害已经成为交通运输系统正常运作的最大挑战之一。然而如何正确评估交通运输网

6、络可靠性是一个复杂而困难的问题，它不仅与交通运输网络结构有关，而且还与运输能力、车流运动、运输需求及环境等众多因素有关，有必要在理论上做系统深入的研究。近年来，复杂网络的理论研究和实践应用取得了不少的成果，其研究思想和方法被广泛应用到各个学科领域。交通运输网络是复杂加权网络，往往具有小世界特性和无标度特性。本文以复杂网络理论为指导，对交通运输网络及其结构的可靠性问题进行深入研究，主要内容包括交通运输网络可靠性的评价和交通运输网络结构可靠性评价两部分。目前，在交通运输网络可靠性的研究中，学者们只是从某一角度对交通运输网络可靠性的某个方面进行研究，缺乏对交通运

7、输网络可靠性问题的全面分析。为此，本文在对交通运输网络可靠性问题的全面认识基础上，详细分析交通运输网络可靠性的内涵和特性，给出了交通运输网络可靠性的定义。在分析影响交通运输网络可靠性的不确定性及其作用机制的基础上，提出了交通运输网络可靠性的研究层次和衡量准则，从生存性、抗毁性、布局适应性和有效性四个方面评价交通运输网络可靠性。连通可靠性是网络生存性分析的基本内容。本文给出了生存性定义，确定了生存性的测度。测度的主要内容包括：子系统连通可靠度的确定方法；二终端可靠性的定义、模型、准确及近似算法；网络连通可靠性的定义、本质、模型及计算方法；层次网络连通可靠性的

8、计算方法。抗毁性是对网络在受到外界破坏作用后可靠性的刻画，狭义的抗毁性只是从网络结构的角度评价网络的抗攻击能力，本文根据交通运输网络的特性对抗毁性的概念进行拓展，不仅把抗毁性的研究从拓扑结构扩展到整个网络结构，还把网络的抗毁性分析与运输需求分布相结合，提出了抗毁可靠性的概念。并且采用各种评价方法，包括直接法和删除法。建立了一系列评价指标，从不同摘要的角度评价交通运输网络的抗毁性和抗毁可靠性。将布局适应性的研究转化为一种特殊的网络运输能力问题，定义了交通运输网络的布局适应性，建立了反映布局适应性的网络运输能力模型，使其不仅可以作为网络运输能力的计量模型，而且

9、可以作为布局适应性的评价指标。网络运输能力可靠性是有效性评价的重要