基于复杂网络的城市轨道交通网络结构特性与抗毁性研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文基于复杂网络的城市轨道交通网络结构特性与抗毁性研究作者姓名吕禄明学科专业计算机科学与技术指导教师赵阿群副教授培养院系计算机与信息技术学院二零一五年三月硕士学位论文基于复杂网络的城市轨道交通网络结构特性与抗毁性研究作者：吕禄明导师：赵阿群北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、縮印或扫描等复制手段保存、汇编以供査阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以

2、为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学校代码：密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于复杂网络的城市轨道交通网络结构特性与抗毁性研宄作者姓名：吕禄明学号：导师姓名：赵阿群职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：计算机科学与技术研究方向：计算机网络北京交通大学年月致谢时光荏苒，岁月如梭。转眼间研宄生生活已经接近尾声，将近三年的学习生活使我受益匪浅。在即将离别之际，谨向我的母校和导师致以衷心的感谢。本论文的工作是在我的导师赵阿群副教授的悉心指导下完成的。赵老师以他敏锐的洞察力、渊博的学识以及严谨的治学态

3、度给我留下了深刻的印象，使我受益匪浅。在论文的选题、撰写过程中赵老师给了我很多帮助，在遇到困难时，赵老师能够耐心的进行指导；在论文修改过程中，赵老师认真的批改论文并提出了宝贵的修改意见。在实验室学习及工作期间，邹伟嘉师兄、孙辉学长，以及李兆阳、杜彦敏、陈若飞、张立晨等同学都给予我热情的帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外，还要感谢我的父母及家人，是他们的理解与支持使我能够专心在学校完成学业。最后，向所有给予我支持、关心和帮助的人表示衷心的感谢。北京交通大学硕士学位论文摘要摘要随着我国城市现代化建设的飞速发展，轨道交通作为城市公共交通系统的组成部分，正扮演着越来越重要

4、的角色。城市轨道交通网络是一个庞大的、复杂的系统，其功能特性和发展演化受到多种因素的共同影响。分析城市轨道交通网络的结构和功能特性对于提高其运营和管理效率具有重要的意义。本文首创性的运用复杂网络理论比较全面地分析了北京城市轨道交通网络的静态结构特性，动态加权结构特性以及轨道交通加权网络的抗毁性。本文以年北京市地铁路网为基础，建立起轨道交通网络样本，通过计算度与度分布、平均路径长度、介数等网络统计特性分析了轨道交通网络的静态结构特性。轨道交通网络作为乘客出行的重要载体，其网络特性不仅仅与网络静态拓扑结构有关。为了能够更清晰准确的研宄网络的特性，首次在静态网络拓扑的基础上

5、结合了年北京地铁路网断面客流信息，通过计算点强度及其分布、节点加权介数、介数与点强度相关性等统计指标分析了网络的动态特性，并将网络动态特性与静态特性做了相应的对比。随着城市轨道交通在公共交通系统中所扮演的角色越来越重要，轨道交通网络在处理日常事件及出现险情的情况下的可靠性及应变能力成为人们关注的焦点。在此背景下，本文通过计算网络效率、最大连通子图的相对大小分析了在面临随机攻击与蓄意攻击情况下网络的抗毁性。首次分析了北京市轨道交通加权网络抗毁性，对比了加权网络与静态网络拓扑在面临蓄意攻击时网络效率的变化情况。此外，首次通过节点加权介数的变化量来模拟站点客流量增加，分析了

6、当网络节点失效后容易遭受“流量攻击”而拥堵导致失效的潜在关键节点。关键词：复杂网络；轨道交通；抗毁性；网络效率；点强度；介数；度相关性北京交通大学硕士学位论文，，，，，，，北京交通大学硕士学位论文目录目录目弓胃研宄背景及意义复杂网络研宄现状国内外研宄综述在交通网络中的研宄现状本文研宄重点本文组织结构复杂网络理论概述图论的基本概念复杂网络的含义复杂网络发展历程复杂网络的统计特性度与度分布平均路径长度聚类系数介数点强度度度相关性复杂网络的抗毁性指标网络效率最大连通子图的相对大小连通系数本章小结北京市轨道交通网络样本获取关键技术简介北京交通大学硕士学位论文目录功能实现数据导

7、入实验数据的查询及生成本章小结北京市轨道交通网络特性研宄北京市轨道交通网络基本统计特征北京市轨道交通网络度及度分布北京市轨道交通网络平均路径长度北京市轨道交通网络聚类系数节点度值与吞吐量点强度的统计分布介数对点强度的统计分布介数对节点度值的统计分布北京市轨道交通网络的关联性分析度度相关性分析加权相关性分析本章小结北京市轨道交通网络抗毁性分析随机攻击节点选择性攻击节点选择性攻击下的级联失效本章小结总结与展望本文工作总结研宄展望参考文献作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果独创性声明学位论文数据集北京交通大学硕士学位论文引言引言研究背景及意义近年来我国