[发明专利]一种多层城市群综合客运网络稳定性评价方法

说明书

本发明公开了一种多层城市群综合客运网络稳定性评价方法，包括以下步骤：步骤1：交通小区—交通子网多层城市群综合客运网络模型构建；步骤2：多层城市群综合客运网络稳定性级联失效仿真；步骤3：关键节点客流激增情况下网络稳定性仿真与分析。本发明的优点是：考虑城市内部交通，构建更加贴近实际的城市群综合客运网络模型，充分考虑不同层次网络的多个实际影响因素进行加权，强化客运交通网络应对突发情况的能力，充分考虑站点的容量限制、节点的不同超载程度，使节点状态更贴近实际站点的拥挤程度，考虑节点客流激增与级联失效的情况，提出网络稳定性测度指标，强化网络应对站点失效、客流激增等突发情况的能力。

技术领域

本发明涉及网络稳定性评价技术领域，特别涉及一种多层城市群综合客运网络稳定性评价方法。

背景技术

随着我国经济社会的发展，城市群交通网络日益复杂，并在社会生活中担任着越来越重要的角色。然而，城市群客运交通网络对于自然灾害、运输设备故障、客流激增等异常因素的反应能力有限，某一节点的失效可能会产生级联失效，进而使得节点超载并导致运输效率下降，节点与网络处于失稳状态。失稳状态就是超载状态，网络失稳是指网络中存在一定程度的超载节点。基于此，研究城市群客运网络稳定性评价方法，识别关键节点，并分析关键站点客流激增与级联失效情况下的网络稳定性，对于增强客运网络抵抗异常事件的能力、保障城市群客运交通系统安全顺畅运营具有重要意义。不仅如此，本方法具有较强的实际创新意义，首次考虑城市内部交通对城市群客运交通网络的影响，还考虑了站点客流激增这一常见突发情况对网络的影响。

作为网络稳定性评价方法的基础，网络模型的构建十分重要。目前，相当一部分学者意识到单一网络很难准确地描述现实网络的运行情况。李雪[1]提到，大量的现实网络是多个单层网络在层与层之间进行耦合形成的多层网络。李成兵[2]、卫振林[3]利用复合方式构建多运输方式客运交通网络，虽然考虑了不同的交通方式，但并未考虑城市内部交通，本质还是单一网络。陈碧玉[4]等人研究城市道路网络中的级联失效现象，提出了一种“影响区域”脆弱性分析方法，以评估影响区域内链接闭合的后果。因此，如何将多层复杂网络理论运用到城市群客运交通网络使网络更加贴近现实，成为了亟待解决的问题。不仅如此，目前关于城市群客运交通网络的研究并未考虑城市内部交通对城市群客运交通网络的影响。

近年来，网络稳定性的研究大多针对电力网络、物流网络等复杂网络以及航空网络等单运输方式网络，在城市群综合客运网络中研究较少。在网络稳定性方面，杜婧[5]从航线网络的角度对网络稳定性、失稳、弹性失稳与脆性失稳作出了定义，分析客流延误下的全国航空运输网络稳定性。郭本华[6]从复杂网络的拓扑统计特性和动力学机制出发，研究了故障对小世界网络稳定性的影响。崔凯提出了一种电力系统暂态稳定的概率方法。王泽坤[7]考虑电网的网络拓扑结构，通过控制电网负载整流器拓扑矢量均衡配置，使整流器拓扑结构矢量均衡化。吴六三[8]分别针对有向网络图和无向网络图提出了网络最大流熵和网络最短路熵的概念，依据熵的大小衡量应急物流网络的稳定性。因此，如何衡量城市群客运网络稳定性并识别对网络稳定性影响较大的关键节点，目前仍然处于空白阶段。不仅如此，关键节点的客流激增会对网络稳定性造成影响，但目前缺乏针对站点客流激增的研究。

与本发明相关的现有技术一

目前，交通网络的构建主要通过“站点映射法”，“站点映射法”分别以不同运输方式的所有站点为网络的节点，连接站点的各条线路为网络的边，构建城市群不同运输方式网络拓扑结构模型。在城市群综合客运网络构建方面，主要通过复合与耦合的方式构建城市群综合客运复合网络(简称复合网络)与城市群综合客运耦合网络(简称耦合网络)。

城市群复合交通网络是在构建交通子网的基础上通过叠加复合的方式将距离较近的站点进行合并，从而完成复合网络的构建。与其区别的是耦合网络并不通过站点的合并来完成不同交通子网之间的衔接，而是通过在相距较近站点之间生成耦合边的方式来完成交通子网的衔接，模型的构建更加接近现实网络。