[发明专利]城市多模式公共交通网络的鲁棒性评估方法

说明书

本发明涉及一种城市多模式公共交通网络的鲁棒性评估方法，包括：将实际的常规公交网络与轨道交通网络进行拓扑建模，并将其复合为多模式公共交通网络拓扑结构模型，使计算机能够识别、存储与处理；计算复杂网络的特征参数：节点度、介数；评价多模式公共交通网络在蓄意攻击及随机攻击下的鲁棒性，以及识别基于鲁棒性指标下的网络关键节点。本发明有助于管理者了解网络在面对突发事件时的抗毁能力，帮助管理部门加强关键节点的管理和运营，为出行者提供安全可靠的出行服务。

技术领域

本发明涉及一种城市多模式公共交通网络的鲁棒性评估方法，属于城市交通韧性研究领域。

背景技术

鲁棒性作为网络韧性概念中的一种特性，强调的是在网络在最坏情况下的表现，也反应出了网络系统具备在遇到攻击时仍能够继续保持关键功能的能力。在偶然性、危机性、不确定性、必然性事件出现时，鲁棒性是系统维持生存的关键。在外部因素的作用下，如果系统具有较强的鲁棒性，能够提高系统的稳定性和可靠性，以确保系统的各个功能不会受到影响。

现有研究多侧重于对单一的公共交通网以及城市轨道交通网络的研究，少有针对多模式复合网络鲁棒性的研究；在研究网络的关键节点时，常根据复杂网络特性指标度、介数等来识别，少有聚焦鲁棒性，以有效提升网络鲁棒性为目标的识别方法。

发明内容

本发明提供一种城市多模式公共交通网络的鲁棒性评估方法。通过构建城市主要区域轨道交通和常规公交的多模式复合网络，基于对其网络拓扑特征的分析，通过模拟攻击策略，研究多模式网络鲁棒性，综合多个指标对网络的关键节点进行识别。

为实现发明目的，本发明所采取的技术方案是：一种城市多模式公共交通网络的鲁棒性评估方法，包括以下步骤：

S1，利用Space L法和图论知识，构建常规公交及轨道交通拓扑网络，并将其复合为城市多模式公共交通网络拓扑结构模型，使计算机能够识别、存储与处理；

S2，输入多模式公共交通网络邻接矩阵W₀，计算复杂网络的特征指标：节点度、介数；

S3，评估网络在蓄意攻击策略下的鲁棒性：模拟网络中某个节点在现实中被人为有意破坏，对复杂网络的单个节点进行攻击；

S4，评估网络在随机攻击策略下的鲁棒性：模拟网络中某个节点因意外情况失效，或者在不知道节点重要度等信息的前提下，从网络中随机选取节点进行破坏；

S5，基于鲁棒性指标的关键节点识别：分析单个节点失效对网络的影响，提取网络中的关键节点。

所述的城市多模式公共交通网络的鲁棒性评估方法，S1的具体方法为：

S1.1：基于Space L法构建网络拓扑，将常规公交及轨道交通的站点抽象为节点，各公交站点及轨道站点间的线路关系抽象为网络的边；

S1.2：考虑站点间可接受步行换乘距离，将常规公交网络与轨道交通网络中距离小于180m的站点合并为同一站点，除此之外，在多模式公共交通系统中，各站点保持其原有的联系，如果两个网络的连边在两个相同站点中同时出现，则叠加为一条边，建立城市多模式公共交通拓扑网络模型；

S1.3：用图G＝(V,E)来描述多模式公共交通网络模型，将站点抽象为点集V＝{v₁,v₂,v₃,....,v_n}，将线路抽象为边集E＝{e₁,e₂,e₃,....,e_n}，其中：n为多模式公共交通网络内的站点数，m为多模式公共交通网络包含的边数；点集合包括以下字段属性：站点ID，站点名称，站点经纬度，边集合包括连接的节点；