基于复杂网络的不同攻击策略下考虑级联失效的城市群客运交通网络抗毁性研究_李成兵著_9787564376574

　　《基于复杂网络的不同攻击策略下考虑级联失效的城市群客运交通网络抗毁性研究》对城市群客运交通网络的抗毁性问题进行了系统性的研究。首先，对复杂网络视角下的城市群客运交通网络建模方法进行阐述；其次，针对城市群交通网络的特性，对城市群交通网络的级联失效模型、网络特性测度指标、抗毁性测度指标的构建方法进行探究；而后，分别给出基于随机、蓄意、不完全信息三种攻击策略的城市群客运交通网络抗毁性仿真方法，并以实际网络为例进行仿真，对城市群交通网络的级联失效机理和网络特征进行探究；最后，对城市群交通网络的优化方法和网络受损时的修复策略进行研究，以提高城市群交通网络的抗毁性能。
　　《基于复杂网络的不同攻击策略下考虑级联失效的城市群客运交通网络抗毁性研究》可作为交通运输工程学、系统科学等专业的高等院校教师和学生的文献资料，也可供从事区域规划、城市规划等工作的管理和技术人员阅读参考。

　　城市群是由于城市聚集区域内存在的各种物质、信息、资金等多个流动要素，导致内部多个复杂系统与自然要素相关联组成的有机整体。在城市群内部，由于存在多种交通方式（如铁路交通、公路交通、航空运输、水路运输等），导致城市群综合交通系统整体呈现出复杂、多变、动态的显著特点，由此给城市群交通网络的维护带来了极大的挑战。面对诸如客流突增、恐怖袭击、自然灾害等原因导致的级联失效现象，如何提高网络抵御外来灾害的能力，降低级联失效带来的影响，是当下亟待解决的问题。在这一问题上，目前尚没有学者进行系统全面的研究与介绍。本书由此着眼，基于复杂网络的思想，运用仿真的方法，结合实际的交通流数据对城市群交通网络的抗毁性特征进行了全面的探究与解析。
　　第1章介绍了本书的研究背景与意义、研究目标及主要内容，并对全书的组织结构、写作思路做了总结。
　　第2章分析了城市群交通网络的特点，并由此选择“站点映射法”作为城市群交通网络的建模方法；给出交通子网的概念，首先构建了四种（道路、铁路、航空、水路）交通子网络模型，而后分别以复合与耦合的方式给出构建城市群综合客运交通复合网络与城市群综合客运耦合网络的方法；最后介绍了城市群客运交通网络的加权方法。
　　第3章介绍了三种在城市群客运交通网络中构建级联失效模型的代表性方法，基于容量一负荷模型，考虑了网络负载在级联失效传播的过程中对网络可能造成的节点过载、连边过载的情况，给出了网络节点、连边过载状态的判断依据，将级联失效的动态过程转化为数学模型清楚地阐述出来。
　　第4章介绍了城市群客运交通网络特性测度指标的含义及数学表达，包括节点度和度分布、平均路径长度、网络聚集系数。而后，以呼包鄂城市群为研究对象，构建城市群客运交通网络模型，运用Pajek及Matlab软件仿真计算了网络的特性指标变化情况并进行了详细的分析，在实际算例中阐述了城市群客运交通网络特性指标的内涵及意义。
　　第5章介绍了两种传统的城市交通网络抗毁性测度指标——网络效率和最大连通子图相对规模，并根据城市群的特点对两种指标进行改进，构建了全新的城市群交通网络抗毁性测度指标体系。
　　第6章运用复合的方法构建城市群综合交通网络模型，在此基础上基于容量一负荷理论提出一种新的级联失效模型，定义节点的三种状态：正常、暂停、失效，给出基于过载程度的节点状态判定依据，重点研究了级联效应传递过程中加权网络的流量重分配机制。通过对呼包鄂城市群实际客流数据的仿真发现：①网络的过载能力参数存在阈值为1.2：②城市群交通网络表现出极强的无标度特征。
　　第7章以复合交通网络模型研究城市群客运交通网络级联抗毁性。首先，构建城市群客运复合交通网络模型，并用实际客流加权。其次，采用改进的剩余容量分配策略，构建复合交通网络级联失效模型。再次，提出了网络效率和加权最大连通子图相对规模两个指标的网络抗毁性评估标准。最后，采用蓄意攻击策略，以呼包鄂城市群为实例进行仿真，仿真发现：①蓄意攻击对于城市群客运交通网络的打击是致命的；②过载能力的存在使大量失效节点变为暂停节点，且过载能力调节参数越大，网络连通性越强，而网络效率却与过载调节能力关系不大，所以暂停节点的存在可以增加受攻击之后网络的连通性，但网络运行效率却不会因此而改善；③相较于连通性，城市群客运交通网络的网络效率对破坏更加敏感。

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