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物理学报 2006年第8期55卷 3906-3911页

作者：赵伟何红生林中材杨孔庆集美大学理学院厦门361021 兰州大学物理系兰州730000

中国铁路客运系统可以采用两种不同的网络构建方式来描述.一种是以铁路的站点作为“节点”,并以轨道作为“边”,这样生成的网络称为铁路地理网.统计显示该网络的平均群聚系数〈C〉近似为零,故该网络为树状网络.另一种是以站点作为“节点... 详细信息

中国铁路客运系统可以采用两种不同的网络构建方式来描述.一种是以铁路的站点作为“节点”,并以轨道作为“边”,这样生成的网络称为铁路地理网.统计显示该网络的平均群聚系数〈C〉近似为零,故该网络为树状网络.另一种是以站点作为“节点”,任意两个站点间只要有同一列车在这两个站点停靠,就可以认为这两个站点间有连线,这样生成的网络称为车流网.统计显示该网络有较大的平均群聚系数和较小的平均网络距离〈d〉,而且该网络节点的度分布基本上服从无标度幂律分布,故车流网为具有无标度性质的小世界网络.

关键词：铁路地理网车流网小世界无标度分布

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基于网络特性的高速铁路关键车站识别方法

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铁道科学与工程学报 2018年第7期15卷 1657-1663页

作者：郭丹王莉秦勇北京交通大学轨道控制与安全国家重点实验室北京100044 北京交通大学交通运输学院北京100044 北京市城市交通信息智能感知与服务工程技术研究中心北京100044 城市轨道交通系统安全与运维保障国家工程实验室广东广州510330

随着高速铁路蓬勃发展,其安全可靠性受到高度重视,关键车站的识别是提高路网可靠性的重要部分。在复杂网络和社会网络分析理论基础上,综合考虑车站在路网中的拓扑结构重要性和运输组织中车站间车流强度,建立高速铁路车流网模型,计算网... 详细信息

随着高速铁路蓬勃发展,其安全可靠性受到高度重视,关键车站的识别是提高路网可靠性的重要部分。在复杂网络和社会网络分析理论基础上,综合考虑车站在路网中的拓扑结构重要性和运输组织中车站间车流强度,建立高速铁路车流网模型,计算网络中节点强度、节点接近中心度以及中介中心度,并采用TOPSIS法确定综合评价指标,提出一种关键车站识别方法,以我国高速铁路网络为实例验证该方法的可靠性。实例验证不仅识别出省会车站,而且选出了规模不大但处于关键位置影响全网运输服务能力的车站。研究结果可为高速铁路日常维护和故障恢复提供参考。

关键词：高速铁路复杂网络关键车站识别车流网

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基于网络演化的高速铁路列车开行方案调整

基于网络演化的高速铁路列车开行方案调整

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作者：郭丹北京交通大学

学位级别：硕士

近年来中国高速铁路建设蓬勃发展,随着西成高铁、济青高铁等全线贯通以及复兴号高速列车的投入使用,我国高速铁路在固定基础设施和移动设备等方面都取得了新成就。截至2017年底,高速铁路营业里程达到2.5万公里,“四纵四横”干线布局网... 详细信息

近年来中国高速铁路建设蓬勃发展,随着西成高铁、济青高铁等全线贯通以及复兴号高速列车的投入使用,我国高速铁路在固定基础设施和移动设备等方面都取得了新成就。截至2017年底,高速铁路营业里程达到2.5万公里,“四纵四横”干线布局网络提前建成运营,网络化运营及越来越强大的客运市场占有份额使得高速铁路安全可靠性受到高度重视。然而,我国高速铁路系统非常规突发事件时有发生,尤其是在成网条件下,突发事件不仅导致局部区间的列车晚点、停运和旅客滞留,随着局部车站的影响在路网上的迅速传播与扩散,极易导致大面积晚点和大量旅客滞留。突发事件条件下高效地做出列车运行调整决策可以有效降低事件对列车运行秩序的干扰,因此突发事件条件下列车开行方案的调整成为当前成网运营条件下铁路运输管理领域研究的热门问题。本文综合考虑高速铁路网络特性和运输组织策略,从复杂网络演化角度出发,提出了突发事件下调整列车开行方案的新思路,主要包括以下内容:首先,本文以复杂网络理论为基础,从高速铁路基础设施连接状态、客流需求和运输服务能力三个角度分别建立高速铁路地理网、客流网和车流网,三个网络之间具有紧密逻辑关系:地理网为列车开行的基础设施约束,客流网为列车开行方案编制的客流需求约束,车流网则是在地理网和客流网约束条件下形成的列车开行方案的拓扑形式表达。在上述网络模型基础上,本文分析了我国高速铁路网络拓扑特性,地理网表现为树状网络,车流网具有较大集群系数和较小平均路径长特点,呈现小世界网络特性。此外,本文从加权网络拓扑特性角度建立了车站的重要度评价指标,为本文开行方案调整网络演化模型中车站连接度的计算提供基础。车流网与开行方案的映射关系分析表明二者是同质的,为本文利用网络演化理论进行车流网重构,进而调整列车开行方案的方法提供理论支持。其次,本文总结了不同突发事件影响程度下铁路列车运行调整策略。基于复杂网络级联失效理论建立了突发事件影响的网络传播模型,根据突发事件下列车受影响程度,将列车划分为4类,即在事件发生线路区间附近车站采取等待策略的未出发列车、无法采取等待策略的未出发列车、运行路径前方车站不具备迂回条件需先折返后迂回的在途列车和前方直接采取迂回策略的在途列车,为本文针对不同类别列车制定不同演化规则做铺垫。再次,本文分析了突发事件下的高速铁路车流网演化特点。综合考虑停站集合和列车运行时间提出了 K-最短路蚁群算法,用于搜索突发事件条件下的列车迂回径路。根据突发事件下列车运行调整策略,建立了基于网络演化的开行方案调整模型。该模型分为三个部分:(1)在原定列车开行方案基础上确定列车径路起讫点,通过K-最短路蚁群算法确定列车运行径路,进而划分群落集合;(2)综合考虑既定开行方案、客流量、突发事件下路网通过能力等限制约束制定车流网演化规则,其中车站间连接度由车站重要度、OD客流量等因素决定,演化生成突发事件下的高速铁路车流网;(3)根据车流网和开行方案的映射关系,由演化生成的车流网输出调整后的列车开行方案。此外,本文从网络效率、服务强度和列车上座率等不同角度建立了网络化列车开行方案调整评价指标体系。最后,以我国京沪高速及周边铁路网为例,设置突发事件场景,实现受损条件下车流网的演化并生成调整后的列车开行方案。结果证明了本文提出的列车开行方案调整思路的可行性,且本文生成的调整后列车开行方案更加符合高铁运营实际情况,能够充分利用路网通过能力。本文提出的基于网络演化的列车开行方案调整模型,着眼于我国高速铁路成网运营、线路间组织关系愈加紧密的现状,综合了客流需求、车站服务能力等传统因素和网络效率、换乘可达性等网络化因素,相较于传统模型,更适用于大规模网络的开行方案调整。

关键词：高速铁路网络演化突发事件车流网列车开行方案调整

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基于网络演化的高速铁路网列车开行方案研究

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作者：张兰霞北京交通大学

学位级别：硕士

随着我国高速铁路建设里程和规模的快速增长,高速铁路已经网络化运营,其对客流的吸引力明显增强。由于路网各条线路相互影响关系复杂,其动态性和组织关联性也更强,在这种条件下,面向单条线路或局部简单路网的传统开行方案编制方法,已经... 详细信息

随着我国高速铁路建设里程和规模的快速增长,高速铁路已经网络化运营,其对客流的吸引力明显增强。由于路网各条线路相互影响关系复杂,其动态性和组织关联性也更强,在这种条件下,面向单条线路或局部简单路网的传统开行方案编制方法,已经无法适应当前高速铁路的快速发展。本文从全局效率最高、运输组织策略可靠性等角度出发,研究大规模路网条件下的开行方案编制与优化问题,在建立高速铁路服务网与开行方案映射关系的基础上,提出了基于网络演化的高速铁路网列车开行方案编制与优化一体化研究思路。主要包括以下几个方面的内容:首先,本文基于复杂网络理论,从网络拓扑连接和运输服务功能两个层面出发,建立了高速铁路地理网、车流网、服务网以及客流网四种网络模型。分别分析了不同网络模型的特性,说明现阶段我国高速铁路地理网仍具有树状网络的特点,高速铁路车流网的度分布符合指数分布规律,高速铁路服务网车站强度与度之间存在显著的幂律关系,且具有较高的聚集性和较小的平均路径长度,体现出其无标度和小世界的网络特性。并且结合不同网络模型的本质特性,建立了服务网与列车开行方案的映射关系,阐明了利用复杂网络研究路网条件下的列车开行方案的可行性。然后,分析了高速铁路网络演化机理,探讨了网络化开行方案编制问题中运输企业与旅客需求的博弈关系,并建立了竞合作用关系条件下的高速铁路服务网演化模型。该演化模型可以分为四个部分,第一步根据高速铁路地理网及OD客流需求,求解群落集合,也即是路网中的备选运行区段集合。第二步设计基于铁路运输企业及旅客双方效益的演化规则,在满足客流需求的条件下,利用车站关联度优先连接机制生成服务网。第三步根据服务网与开行方案的映射关系,将生成的服务网转化为路网条件下的列车开行方案。第四步,结合高速铁路服务网的综合权重,从网络效率、旅客换乘便捷性等角度出发,提出了开行方案网络化综合评价指标,扩展了传统开行方案评价指标,并根据评价指标提出了相应的调整策略,进而生成优化的开行方案。最后,以我国高速铁路网络为基础进行了实例验证,结果表明本文生成的开行方案能够最大限度的满足旅客和铁路运输企业的共同利益;而且本文的研究方法求解效率高,适应成网条件下的客流需求以及大规模、复杂的路网结构。

关键词：高速铁路网开行方案网络演化服务网车流网评价指标

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基于复杂网络理论的云南铁路研究

基于复杂网络理论的云南铁路研究

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作者：李云云云南大学

学位级别：硕士

铁路网络作为交通网络的重要组成部分,对社会经济发展、国防建设和人民生活水平提高起着至关重要的作用。本文运用复杂网络理论和方法,构建了云南铁路地理网(站点网)和车流网(换乘网),分别分析了两种网络的拓扑特性,计算了它们的度中心... 详细信息

铁路网络作为交通网络的重要组成部分,对社会经济发展、国防建设和人民生活水平提高起着至关重要的作用。本文运用复杂网络理论和方法,构建了云南铁路地理网(站点网)和车流网(换乘网),分别分析了两种网络的拓扑特性,计算了它们的度中心性、介数中心性、邻近中心性、聚类系数等统计特征量。结果表明,云南铁路地理网的平均度为2.01,平均路径长度为28.2,该网络没有明显的小世界和无标度特性。云南铁路车流网的平均度为27.51,平均路径长度为2.27,平均聚类系数为0.92,车流网的度分布拟合的幂律指数为1.29,表现出小世界特性和一定的无标度特性。

关键词：云南铁路复杂网络地理网车流网中心性

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