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第1章 绪论1

1.1复杂系统、复杂性科学与复杂网络1

1.1.1复杂系统1

1.1.2复杂性科学1

1.1.3复杂网络2

1.2复杂网络的发展历程及其特征3

1.2.1复杂网络的发展历程3

1.2.2复杂加权网络6

1.2.3复杂网络的基本特征7

1.3研究复杂网络的原因及其研究内容8

1.3.1研究复杂网络的原因8

1.3.2复杂网络的研究内容9

1.4现实中的复杂网络9

1.4.1社会网络9

1.4.2技术网络12

1.4.3生物网络13

1.4.4生态网络14

1.4.5输运网络15

1.4.6其他15

1.5小结17

第2章 基础理论18

2.1图的定义及相关概念19

2.1.1图的定义19

2.1.2节点的度数19

2.1.3连通性19

2.1.4最大连通分支20

2.1.5树、支撑树20

2.1.6图的矩阵表示20

2.1.7嵌入问题与平面图21

2.1.8染色问题21

2.2复杂网络的定义、分类及其统计特征22

2.2.1复杂网络的定义22

2.2.2复杂网络的分类22

2.2.3复杂网络的统计特征24

2.3典型的网络拓扑结构及其演化模型31

2.3.1规则网络31

2.3.2随机网络31

2.3.3小世界网络32

2.3.4无标度网络33

2.4用户均衡配流模型36

2.4.1均衡的定义36

2.4.2用户均衡配流模型37

2.5系统最优模型40

2.6动态用户最优模型40

2.7小结43

第3章 城市交通系统复杂性与复杂网络44

3.1城市交通网络的基本特性44

3.2城市交通网络复杂性研究的重要性45

3.3城市交通复杂性与复杂网络48

3.4复杂网络上的动力学过程49

3.4.1网络上的交通流49

3.4.2网络上的病毒传播50

3.4.3级联失效51

3.5城市交通网络复杂性的研究现状53

3.5.1城市交通网络拓扑结构复杂性54

3.5.2道路交通流的复杂性61

3.5.3网络交通流的复杂性67

3.6复杂网络上的流量分布特性69

3.6.1流量分布特性69

3.6.2梯度网络上的拥堵特性74

3.6.3一般网络上交通流的演化79

3.7小结84

第4章 一般输运网络的加权演化模型85

4.1网络演化建模研究概述85

4.2考虑局部事件的加权网络86

4.3合并机制演化加权网络92

4.3.1考虑节点合并和再生机制的加权网络演化模型92

4.3.2考虑相邻节点合并和再生机制的加权网络演化模型97

4.4考虑局部演化的交通驱动加权网络模型100

4.4.1局部演化的交通驱动加权网络模型100

4.4.2权重局部再分配的加权网络模型105

4.5小结109

第5章 输运网络Hub节点的隐含特征110

5.1网络Hub节点隐含特征概述110

5.2相关定义及网络选取111

5.3 Hub节点的统计特征112

5.3.1 Hub节点的度分布112

5.3.2 Hub节点的聚类特性114

5.3.3 Hub节点的相配性特征116

5.4小结118

第6章 具有模块结构输运网络非对称演化与传播动力学模型120

6.1具有模块结构输运网络非对称演化模型120

6.1.1具有模块结构的复杂网络120

6.1.2非对称演化的群落结构网络模型123

6.2输运网络上的传播动力学概述129

6.3具有模块结构的小世界网络130

6.4具有模块结构的小世界网络上的SIS模型133

6.5具有模块结构的小世界网络上的SIR模型138

6.6小结141

第7章 基于空间价格的物流网络演化特性143

7.1空间价格均衡简介143

7.2空间价格对物流网络的影响机制144

7.3模拟结果分析145

7.3.1四种典型物流网络结构下的价格演化特点145

7.3.2具有群落结构特性的物流网络价格演化特点148

7.4小结149

第8章 城市交通网络的承载能力及最优拓扑结构研究150

8.1不同网络拓扑结构下的城市交通网络承载力研究151

8.1.1城市交通网络拓扑的构造及参数定义151

8.1.2拥堵因子的定义152

8.1.3结果分析152

8.2弹性需求条件下网络承载能力分析156

8.2.1弹性需求条件下的网络均衡配流模型157

8.2.2数值模拟158

8.3最优城市交通网络的拓扑结构及其特征参量161

8.3.1城市交通网络拓扑结构与交通拥堵161

8.3.2最优城市交通网络拓扑162

8.4小结165

第9章 城市交通网络上的用户均衡效率损失及拥堵缓解策略研究166

9.1用户均衡效率损失166

9.2不同网络拓扑上的用户均衡效率损失167

9.2.1城市交通网络上的个体选择行为167

9.2.2用户均衡与系统最优168

9.2.3不同网络拓扑上用户均衡效率损失169

9.3基于网络的城市交通瓶颈识别以及拥堵缓解策略174

9.3.1交通瓶颈及其产生原因174

9.3.2参数设定176

9.3.3基于网络的交通瓶颈识别176

9.3.4缓解交通拥堵策略178

9.4小结181

第10章 城市交通网络上的级联失效问题研究183

10.1不同移除方式和交通网络拓扑条件下的级联失效模型184

10.1.1网络构建及参数设定185

10.1.2交通流量加载185

10.1.3模拟分析与讨论186

10.2不同城市交通网络拓扑上的边-点-边级联失效189

10.2.1拥堵程度189

10.2.2最小支撑聚类190

10.2.3度量参量190

10.2.4模拟分析与讨论190

10.3点能力动态更新的城市交通网络级联失效模型193

10.3.1模型建立193

10.3.2模拟分析与讨论193

10.4一般输运网络级联失效的预防策略197

10.4.1基于节点度的导航策略197

10.4.2基于节点度的导航策略下的级联失效198

10.4.3一种基于节点度的新导航策略201

10.5具有群落结构特征的复杂网络上级联失效行为205

10.6小结207

第11章 有限资源条件下基于路段重要性的能力分配策略209

11.1基于介数的能力分配模型及其应用210

11.1.1基于介数的能力分配模型210

11.1.2数例分析与实际应用211

11.2有限资源下基于路段重要性的能力分配模型215

11.2.1路段重要性度量方法216

11.2.2有限资源条件下的能力分配模型218

11.3小结221

第12章 两种典型的城市交通网络拓扑特性及其鲁棒性研究222

12.1城市公交网络的拓扑特性及其鲁棒性223

12.1.1基于线路的公交网络无标度特性224

12.1.2基于停靠站点的公交网络小世界特性227

12.1.3北京市公交网络的有效性及鲁棒性229

12.2中国高速公路网的拓扑特性及其鲁棒性232

12.2.1中国高速公路网络拓扑特性232

12.2.2中国高速公路网络统计特征量及其鲁棒性234

12.3山东省高速客运网络拓扑特性235

12.3.1高速客运网络拓扑构造235

12.3.2结果分析235

12.4小结238

参考文献239