文摘

城市公共交通网络的复杂性和弹性(PTN)之间的跨学科研究区域交通工程和系统科学,这是一个很好的演示将复杂网络理论应用于促进工程科学的发展。本研究的深入了解有助于提供一个新的视角来分析城市PTN的可靠性。后研究复杂网络的复杂性和弹性的过程,综述的复杂性和韧性PTN从四个主题,即。,the PTN complexity, the static resilience of PTN, the dynamic resilience (cascading failures based resilience) of single layered PTN, and the dynamic resilience of interdependent PTN. In the literature review, multiple key items are, respectively, extracted for each topic, and the engineering applicability of each topic is also analyzed, which are both for obtaining the key features of this study area. Finally, in order to realize the development trend of cyclic and forward—complex network theory, network resilience theory, transforming into a realistic model and method that is close to actual public transit operation, engineering application and practice, and contributing to complex network theory, the study status is summarized and the future development trend is prospected.

1。介绍

交通拥堵、停车问题和汽车污染成为制约城市可持续发展的主要瓶颈。苏黎世的先进交通管理经验,库里提巴,和新加坡1),以及在中国实现国家交通畅通工程的经验,显示,缓解城市交通拥堵问题的一个有效的策略是优先发展公共交通网络多模(PTN)。这一趋势使“公共交通+ nonmotorized模式”被认为是最佳的旅行模式,做出贡献将传统交通模式转换为一个绿色和低碳模式。“公共交通+ nonmotorized模式”本质上是“核心旅行+最后一公里的旅行”;因此核心旅行模式(即的可靠性。,reliability of public transit) is widely concerned by scholars. However, the studies on the reliability of public transit system are mainly focused on the service reliability, such as the headway reliability [2,3)和运行时间可靠性(4,5]。换句话说,系统的可靠性研究是基于网络拓扑结构将被忽略。作为一种系统拓扑结构可靠性的基本理论PTN弹性源于复杂网络理论,提供一个新的视角分析了PTN的可靠性。

自1990年代以来,有一种流行趋势研究复杂网络的基本理论的复杂性和弹性,这是灵感来自瓦茨的工作关于小世界网络6),巴斯的工作关于无标度网络7),和阿尔伯特的工作关于复杂网络的弹性8]。引入复杂网络理论提供了一个新的视角对多学科学者和促进相关的跨学科的发展主题,如电网(9,10)、社会科学(11,12),和交通工程13- - - - - -16]。复杂网络弹性分为静态弹性和动态弹性(它还表示,级联故障。基于级联故障的恢复能力),识别故障节点或边缘是否导致相邻节点或边的失败。计算机的快速发展、信息和控制技术,在各种现实世界的联系网络是密切相关的,相互依存和相互作用特性变得更加明显。受益于这一趋势的深刻理解,Buldyrev等的工作。17]进一步先进研究复杂网络弹性成一个有趣而新颖的视角,即。,相互依存的角度下的复杂网络的弹性。

分析了PTN作为一个典型的复杂网络;因此它也遵循上述的开发过程。不幸的是,研究的复杂性和韧性PTN基于复杂网络理论通常有误解;即。,the topological structure study is considered as the supremacy, while the actual PTN operation characteristics are not considered enough. Because of this misunderstanding, the previous studies lack the engineering applicability and cannot significantly improve the PTN reliability. In particular, urban PTN mentioned in this paper is the multimodes PTN, and its priority development is considered as one effective strategy for alleviating urban traffic congestion problem. In other words, it includes the bus transit network (BTN), tram transit network, and urban rail transit network (URTN, it is general designation of subway, urban light rail transit) which all provide the public transit serve for urban internal residents trip, but not the air transportation network, national railway network, national coach network, etc. Additionally, it also should be noted that, in the study area of complex network resilience, there is a confusing use among the resilience, vulnerability, and robustness concepts, let alone in the study area of complex transportation network. Mattsson et al. [18]说明这些概念之间的区别,认为这是有意义的和有用的区别,但它是不可能画出一个精确的边界。为澄清三个概念之间的相同和差异,而et al。19)综述了新兴概念相关的弹性和交通网络脆弱性的研究。此外,他们还发现,弹性和鲁棒性的概念似乎在各种交通网络使用一个类似的意思。因此,已经取得了一个很细微的区别;即。,the vulnerability is more about the susceptibility of a complex network and the resilience concerns more with the response of a complex network. Nevertheless, they are actually used in a mix, such as the resilience concept used in the works of Berche et al. [20.)和亮氨酸et al。21),鲁棒性的概念用于杨等人的作品。22和顾et al。23),和脆弱性的概念用于太阳等人的作品。24和包等。25]。一方面,这些提到的例子都属于静态的研究框架的弹性PTN没有根本区别。另一方面,似乎更接近的级联故障模型弹性概念。因此,本文采用弹性概念回顾的主题涵盖了PTN的静态弹性和动态弹性。

然而,其他交通网络连接到城市PTN通过几个特殊的电台也应该注意,因为大型综合客运车站或综合交通站在越来越多的城市不断扩大城市规模。换句话说,有一个越来越明显的趋势有一个清晰的和城市PTN之间的紧密联系和其他交通网络。因为城市PTN的城市综合交通网络的核心组件和一个类似的分析框架中存在的各种交通网络的复杂性和弹性城市PTN了下面的文本,而其他交通运输网络的复杂性和弹性的先锋评论中可以看到而et al。19,26)和马特et al。18]。航空运输网络的复杂性和弹性尤其应该更加关注,如先锋评论Zanin et al。16)和尼尔等的相关研究。15我们,et al。27)、太阳等。28,29日],·卡迪罗et al。30.]。结果,基于复杂网络理论的城市PTN的关键特性可以通过关注的工程适用性;尤其是他们从众多的交通网络中提取研究。此外,一些相关的静态弹性PTN的作品不是综述,因为他们没有严格的复杂网络理论相关的研究,如可服务性基础的弹性PTN (Rodriguez-Nunez et al。31日])。此外,基于级联故障的恢复力模型通常被视为介观可靠性模型,因为每个边缘上的重新分配客流是聚合多个线路的客流,不仅仅是一个公交车辆的客流,如张等的工作。32]。因此,相关的一些动态弹性PTN的作品也不是综述,因为他们不是基于级联故障的弹性PTN的相关研究,如车辆规模建立微观弹性模型(猫等。33])。

可以概括本文的主要贡献如下:为促进城市PTN的复杂网络方法的工程应用,本文综述了PTN的复杂性和弹性从四个主题基于交通工程和系统科学之间的跨学科的研究视角,即。PTN复杂性,PTN的静态弹性,单一的动态弹性分层PTN,和相互依存的PTN的动态弹性。另外,多个关键项,分别提取对于每一个主题,每个主题的工程适用性也进行了分析,这都是获得该研究区域的关键特性。最后,总结了研究现状和未来发展趋势进行了展望,以期为相关研究人员提供一些参考。

本文的其余部分组织如下:部分2提供了PTN的审查和分析的复杂性。部分3提供静态弹性PTN的审查和分析。部分4提供审查和分析单分层PTN的动态适应能力。动态的弹性相互依存的PTN的审查和分析提出了部分5。最后,部分6包含总结和前景。

2。PTN的复杂性

2.1。审查

城市PTN通常是分析复杂和动态大系统由道路系统、流动系统和管理服务体系。结合其复杂的旅客出行选择行为、城市PTN明显不同于一般复杂网络和被认为是一个复杂的组合技术网络和社会网络。PTN复杂性研究基于复杂网络统计物理学提供了一个新的视角对于理解城市综合公共交通系统受到社会经济活动的影响,地理空间特征,文化习俗,公共政策,等等。为了准确地理解城市PTN的复杂本质,本文总结了研究复杂的拓扑特征PTN从七个方面:学习时间,城市,PTN类型/多层系统是否考虑建模方法,网络节点大小,复杂性指标,和主要贡献或结论,如表所示1。特别是重大贡献或结论的不同部分列出了各种引用在评审表中,而不是过于相似的引用。

2.2。分析

通过回顾PTN复杂性的研究,我们可以发现学习时间集中在2002年到2018年,和学者们应用复杂网络理论进行广泛的实证研究在复杂的城市PTN的拓扑特征,涉及许多城市。应该注意的是,这些研究是研究复杂PTN的扩展问题的基础。本研究区仍在不断发展的过程中,是复杂网络研究的前沿领域,提出了以下特性。

(一)PTN的建模方法用于提取各种类型的信息。不同的方法可以实现将不同成分的现实世界网络图的节点和边。目前,最常用的建模方法的复杂PTN进一步发展成为一个成熟的建模系统,包括空间L方法(参见示例Sienkiewicz等人的作品。38),费伯et al。40)等),空间P方法(参见示例Sienkiewicz等人的作品。38),费伯et al。40)等),空间R方法(参见费伯的作品中的例子et al。40),Zhang et al。67年),等等)。(我)使用空间L表示方法,站为节点。如果两个电台(站和 )依次经历了由一个或多个常见路线和彼此相邻(即。,没有站在),有两个站之间的边缘 在对应的邻接矩阵 ;否则 ,和定义 。(2)空间P表示方法,站为节点。如果站可以直接链接站由一个单一的路线(无论两站是否相邻),有两个站之间的边缘 在对应的邻接矩阵 ;否则 ,和定义 。(3)空间R表示方法,路由节点代表。如果两个路线(路线和 )至少有一个相交(转移)车站,两个节点之间存在一条边(路线) 在对应的邻接矩阵 ;否则 ,和定义 。

特别是,识别空间L方法,空间P方法,和空间R方法只是一个开始,但不充分。当客流的权重(Soh et al。49许,et al。63年],等等),电台之间的实际距离是空间坐标计算嵌入(甄et al。54),杨et al。65年),等等),两个相邻站点之间的旅行时间(Alessandretti et al。60]),通过两个相邻线路车站(赵et al。39),隋et al。52]等),同样站在两个路线(徐et al。41陆,et al。43),等等),以及公共交通的发车频率(Zhang et al。69年]等)被认为是有相应的改进的建模方法,即L方法修改空间,空间R P方法修改空间,和修改的方法。此外,还应该注意的是,修改空间L方法,即supernode图方法,提出工作的Shanmukhappa et al。68年]。组节点(站)的地理空间坐标计算嵌入在100米距离相结合来表示单个节点称为supernode。另外,利益点的存在(POIs,如医院,酒店,办公室,学校,购物中心,住宅公寓,等等)在车站和线路的数量通过两个相邻站作为权重同时考虑在他们的工作。简而言之,这些修改建模方法引入各种重量的影响提供更现实的PTN的信息。

(b)的重要影响多层系统对整个网络属性已被证明在波士顿的地铁网络和BTN (Latora et al。34])。因此,多层系统是否被认为是我们的特别关注。分析“PTN类型的项目/多层系统是否被认为是”(见表1),它主要侧重于单一类型选择公交和城市轨道交通,或一个单一的层从公共交通地理网络层,选择公共交通传输网络层、网络层和公共交通路线。虽然多层公共交通系统被认为是早期作品的研究区域(Latora et al。34),费伯et al。37),Sienkiewicz et al。38),费伯et al。40),费伯et al。47),Berche et al。48)等),各种公共交通类型并不会形成一个严格的耦合网络或相互依存的网络。多模不互相视为具有显著差异;即。,the nodes of bus and the nodes of urban rail transit are not strictly differentiated when the multilayered public transit system is represented into a network model. Additionally, the nodes of bus and the nodes of urban rail transit do not have a clear interdependent type or coupled method. Subsequently, each type of multilayered systems is, respectively, analyzed and compared in the work of Soh et al. [49),或与一致的车站名字被当作一个节点代表网络模型在罗等人的作品。59]。然而,复合PTN(或多模PTN)仍然没有形成一个严格的耦合网络或者相互依赖的网络,因为公交车站之间的明确的耦合的标准和城市轨道交通车站不是提议。特别是,这一趋势存在于其他的研究路线;即。,the studies on various layers of a single type of PTNs established by different network modeling methods also have this problem (Zhao et al. [39),费伯et al。40许,et al。41),等等)。

最近,该研究已由单一类型的复杂性或单层PTN multitype或多层复合PTN的复杂性。简而言之,这些新的趋势已经丰富了研究规模和维度。公共交通系统的多样性或多层膜是真正视为一个耦合系统或一个相互依赖的系统。应该注意的是,这些趋势打开建立PTN的前沿研究领域,被认为是在一个更现实的方式,即。相互依存的角度下的复杂PTN(详细介绍部分所示5相互依存的PTN的动态弹性)。前沿研究网络类型,其本质上是一个建模方法结合上述六个网络建模方法(部分中提到2.2(一)),它通常分为两类:(我)一是研究对象是单一类型的PTN的各层(例如,BTN)。每一层网络中节点的数目是一样的,对应于另一个,比如一个相互依存的PTN结合公共交通地理网络层和公共交通传输网络层。(见详细的过程在东等人的作品。70年),Zhang et al。71年),等等)。(2)另一个是研究对象的两种类型的PTNs(例如,BTN和URTN)。节点的数量在两种不同类型的PTNs显然是不同的,和他们中的大多数依靠地理位置和功能之间的互补关系,形成一个相互依存的PTN。(见详细的过程在杨等人的作品。72年),黄等。73年),等等)。

(c)在大多数研究中,最重要的过程是通过分析来识别网络拓扑类型分布或累积度分布程度。然后,通过拟合指数分布或幂律分布的分析,结合聚类系数(通常是一个较大的值)和平均最短路径长度(通常是一个较小的值),它可以表现出小世界网络行为或无尺度特征(Latora et al。34),Sienkiewicz et al。38许,et al。41)等),甚至无标度和随机网络之间的混合(Yan et al。45季米特洛夫,et al。61年])。

复杂性指标越来越全面和计算复杂性日益增加,这可以更好地揭示城市PTN的拓扑结构和功能之间的相互作用(见表这一趋势1、复杂性指标)。更具体地说,它最初关注的程度和程度等基本拓扑参数分布、介数、聚类系数、平均最短路径长度,等。随后,它开发了关注发达复杂性指标如社区特点、传播特点、网络assortativity系数和压力。这一进展可以深入理解复杂的PTN基于综合复杂性,着重多层次指标。此外,它还提供了一个必要的扩展分析基础的研究多尺度动态演化,链接预测,级联故障、同步、和复杂PTN的渗流,例如,度较大的节点(或边),中间状态,实力都是关键类型的节点(或边)PTN,所以他们通常是作为各种攻击目标的模拟PTN弹性部分(见详细的关联关系3所示。2(b))。

特别是,被认为是接近某个具体的指标比其他现有的工程适用性的角度提出了复杂性指标。这个特定的指标,称为“利用”(费伯et al。40),费伯et al。47),Berche et al。48],等等),提供了一个示例使用的复杂性指标更好地理解复杂的PTN更现实。定义更具体地说,它正在考虑的现象,公交线路共享相同的街道和网格跟踪往往发现并行进行短或更长时间序列。网络“利用”是用来量化这种现象,通过电台服务序列计算每个路线。此外,类似的功能已经在加权BTN治疗(徐et al。41])。应该注意的是,这两种方法产生有趣的现象;即。,they both follow the power-law distribution. Another interesting application is that the extent to which harness characteristic is expressed may obviously play a role for the attack resilience of a PTN (Berche et al. [48])。尽管证据非常有限,这样的结果可能仍然预期,因为公共汽车路线不共享相同的街道是更有弹性。换句话说,网络“驾驭”特征较弱的更有弹性。这个特定的指标有一定的连接与一个类似的概念在城市公共汽车交通规划项目,即。线路重复系数。在实际的公交交通规划实践,交通工程师总是尽最大努力减少公交线路重复系数。也许这之间的桥梁连接的复杂网络理论和交通工程技术。因此,更广泛的应用和验证“驾驭”应该在各个城市的PTN进行。

(d)更好地捕获的其他分析本研究区域的主要特征概括如下。(我)空间嵌入被认为是一个重要的操作获得有益的见解PTN的弹性和效率。但是,只有一小部分的作品(甄et al。54),杨et al。65年),第31步兵团et al。64年]等)把它考虑在内,由于缺乏可用的PTN的空间坐标数据。一方面,部分中提到2.2(a),电台之间的实际距离是空间坐标计算嵌入(甄et al。54),杨et al。65年]等)可以加权建立PTN模型或弹性模型准确。这一点是至关重要的生产这些模型更接近现实。另一方面,它是密切相关的分形分析(郭et al。55),第31步兵团et al。64年])。应该指出的是,城市的研究分形分析PTN不都列在表中1,因为分形分析框架是完全不同于当前基于复杂网络理论的分析框架(本文的总结表1,包括多个关键项)。一个重要的事实是,有少得多的分形研究相比,拓扑的研究。分形对象的第一个例子来说明分形的概念是来自地理:海岸线,在一般情况下,分形(曼德布洛特et al。74年])。最近,总结了分形的概念在第31步兵团的工作等。64年];即。,it is often used to quantify development and growth of cities and their communication and transportation systems. For the related studies on PTN, it mainly concerns the density of stations or the total length of track as a function of the distance from the center of a network (Benguigui et al. [75年),金等。76年],等等),以及电台间的距离分布的连续站(费伯et al。77年])。(2)对PTN复杂性的研究正逐渐接近实际工程应用。换句话说,从理论到实践的发展趋势,从系统科学发展趋势为交通运输工程都成为现实。更具体地说,一方面,PTN复杂性的实证分析主要集中在未加权网络的拓扑分析,强调研究的基础上进行物理性质。随后,它开发了建立加权PTN考虑地理位置距离车站的影响,客流,发车频率,使PTN的描述复杂性接近实际PTN操作。应该注意的是,权重的意义已经实现了Latora et al。34]本研究初面积:加权网络提供更现实的各种PTNs信息建模。这个关键问题是进一步发展提出了PTN修改方法,已在部分讨论2.2(a)。另一方面,主要分析了PTN复杂性在固定。随后,它开发了分析网络复杂性在长期的进化规则,这有利于提供数据积累通过建立一些PTN的复杂性指标之间的相关性和网络增长模式(Yan et al。45),愣et al。57,丁等。58])。(3)PTN的复杂性和它的导数之间的连接问题更清晰,扩大基本研究复杂PTN的规模;例如,之间的联系的复杂性和链接预测,分析了济南市公交运输航线网络作为一个典型的小世界网络聚类系数大。这个特性表明,结构相似性链接预测将在这个网络表现出良好的性能。因此,灵感来自于失踪(新)链接预测和现有链接识别虚假链接预测理论,辅助优化方法建立了公交运输航线网络,不仅可用于优化当前BTN还评估BTN计划(Zhang et al。(67年])。

3所示。PTN的静态弹性

3.1。审查

研究PTN的弹性是基于全面了解PTN的复杂性,并分为静态弹性和动态弹性通过识别故障站或边缘是否会导致相邻站的失败或边缘。PTN与越来越多的恐怖袭击,比如莫斯科地铁爆炸的2004年和2005年伦敦地铁和公交爆炸,政府管理者和学者们更多关注PTN可靠性相关的协调工作的操作和公共生活的城市交通系统。预计这项努力为PTN的管理和运营提供决策支持。本文总结了研究的静态弹性PTN从六个方面:学习时间,城市,PTN类型/多层系统是否考虑弹性测量指标,攻击策略,和主要贡献,或结论,如表所示2。

3.2。分析

通过回顾PTN的静态弹性的研究,我们可以发现学习时间集中在2006年到2018年,和学者们应用复杂网络理论进行广泛的案例研究PTN的静态弹性,涉及许多城市。本研究领域仍然是复杂网络研究的一个热门领域,提出了以下特性。

(一)费伯et al。82年)中指出他们的工作,对复杂网络行为的影响在删除节点或边缘是晶格渗流现象(见相关工作的详细介绍Stauffer et al。93年])。对PTN的静态弹性的研究是基于复杂网络的研究框架的扩展弹性由艾伯特et al。8]。通过在多个真实世界无尺度网络进行实证分析,可以发现他们显示一个出人意料的高弹性下随机攻击(94年,95年]。然而,如果他们面对蓄意攻击的目标重要节点或边缘,他们似乎是特别脆弱96年,97年]。同样的证据也存在PTN,因为大多数PTNs列在表中2具有这一特点。这可以概括为研究区域,通过应用复杂网络的方法,各种城市的静态弹性PTNs或各种理论PTN的静态弹性模型在不同攻击场景(一般来说,有两类:随机攻击和蓄意攻击)进行了分析。应该注意的是,在这个框架中,没有交通流量或破坏载荷PTN蔓延,尽管它致力于直接删除一些节点,边缘,甚至路线(见表2、攻击策略)通过模拟各种网络攻击的场景,为观察这些行为的动态演化的影响弹性条件(不同的弹性测量指标)。结果和方法的总结,一些从上述作品获得可以用于规划PTN或评估PTN的风险。

(b)之间的联系的静态弹性PTN PTN复杂性是如此清晰,讨论了PTN复杂性首先在大多数研究PTN的静态弹性。换句话说,PTN复杂性是理解PTN的静态弹性的基础。(我)一方面,最近的研究(26,98年)表明网络拓扑特征,分析了基于复杂网络的方法,提供了一个有用的洞察识别最关键的节点(中心)的交通网络。这样的中心弹性条件可以影响整个网络的弹性;例如,费伯et al。82年)发现,网络完整性由不到0.5%的控制站;数量是巴黎和伦敦34 19。基于节点的中心度的确定,节点介数、节点强度(见表1、复杂性指标),或者一个新节点重要性评价指标相结合的程度和中间性(杨et al。22)因为PTN的先驱贡献复杂性进行相关研究。正如上面提到的,比研究中心是如此至关重要的静态弹性PTN实际上特别注意他们。更具体地说,它是关于蓄意攻击。在这里我们列出所有类型的攻击场景表2(攻击策略),可以以两种方式分类识别他们的分歧:(i)随机攻击和蓄意攻击,(2)基于节点的攻击,edge-based攻击,和基于路径的攻击。然而,实际操作中最常见的使用是一种混合的方式,例如,深思熟虑的基于节点基于节点度的攻击。此外,深思熟虑的基于节点攻击基于节点度作为一个例子,我们现在知道的详细的攻击过程仿真实验触发:从原始状态,最大程度上的节点(或一定比例的最大节点与第一个学位,第二大的学位,第三大学位,…等)将被删除从PTN和所有PTN的拓扑特征将袭击后重新计算;然后,最大程度上的节点(或一定比例的最大节点与第一个学位,第二大的学位,第三大程度,等等)。在这一刻将被删除从PTN和所有的拓扑特征PTN攻击后将重新计算;和攻击仍在继续。(2)另一方面,各种弹性测量指标实际上来自定义的复杂性指标PTN复杂性的研究,如平均最短路径长度、聚类系数、网络效率和平均程度。我们继续讨论其他弹性测量指标。最大连接集群的相对大小是使用在大多数上市引用(12/21),其中当然有共同所有弹性测量指标的函数,即,to signal the quantitative change in the network behavior, especially a serious network crash and to locate the value of concentration of removed nodes at which this change occurs. Moreover, some modified resilience measurement indicators are proposed for advancing the static resilience study framework, such as the connected origin-destination (OD) ratio (Sun et al. [85年]),综合指标考虑加权平均路径长度的影响,全球效率加权,路线服务乘客的数量,和相对破坏概率(太阳et al。(24]),既嵌入实际客流有关的实际工程应用和接近现实。王等人。90年)总结了一套弹性测量指标包括14个指标广泛应用于网络科学和图论,和这些指标之间的皮尔逊相关性研究评估的性能在捕捉静态弹性URTN。此外,网络连接熵(吴et al。83年傅])和网络结构熵(et al。86年])都是用来测量PTN的静态弹性,这当然是新颖和有趣的研究领域。例如,傅et al。86年)宣布中间性重要性基础网络结构熵可以揭示BTN的静态弹性之间的相互作用机理,车站异质性和网络结构熵。更具体地说,熵是一个热力学概念,广泛用于测量系统的障碍;然后介绍了复杂系统研究中,因为它可以描述复杂系统的结构(83年]。能量分布越均匀,熵就越大成就,否则,熵越小。应该注意的是,当前的静态弹性测量指标的弹性PTN的全球测量指标或宏观测量指标,因为静态弹性研究框架的局限性。然而,测量指标,考虑当地的变化也应该开发提供更全面的理解PTN韧性,已解决单一分层PTN的动态弹性的研究,如张等的工作。32]。

(c)项的分析“PTN类型/多层系统是否被认为是”(见表2),它类似于PTN复杂性的发展模式(见部分2.2(b));即。,the studies on static resilience of PTN have been developed from the static resilience of single type or single layer PTN into the static resilience of multitype or multilayer composite PTN, promoting the preliminary discovery of the interdependent relationship and the interaction among the subnetworks. More specifically, on the one hand, it focuses on the static resilience of one single type selected from BTN and URTN. Subsequently, it has developed to focus on the static resilience of composite PTN which is combined by two or more types of BTN, URTN, and public bicycle network (Bao et al. [25])。另一方面,它侧重于单一的静态弹性层从公共交通地理网络层,选择公共交通传输网络层、网络层和公共交通路线。随后,它开发了关注静态弹性复合PTN由两个或两个以上的结合层的公共交通地理网络层,公共交通传输网络层,和公共交通路线网络层(任et al。89年])。

尤其应该注意的是,一个重要的进步已经取得了在这个项目。包等。25)给一个明确的方法来几站公交车站与城市轨道交通站;即。,a coupled method for bus station and urban rail transit station that considers the geographical proximity is proposed. This improvement will also advance the dynamic resilience of PTN, which will be discussed in Section5,相互依存的PTN的动态弹性。

(d)更好地捕获的其他分析本研究区域的主要特征概括如下。(我)精确建模实际PTN促进PTN的静态弹性有了新的认识,同时也进一步放大了这个研究框架的缺陷。更具体地说,一方面,实际PTN只是抽象为网络模型根据空间L方法,空间P方法,或空间R法和直接受到静态弹性模拟分析,而不考虑不同空间之间存在某些内在连接形式的经验的城市和PTN的静态弹性。随后,基于先进的PTN建模方法和不同重量的考虑中提到的部分2.2(一个),它开发了关注的特殊空间特征如山谷地形(冯et al。87年])。这个特性使得网络在蓄意攻击比随机攻击更容易受到伤害。另一方面,本研究地区更多的关注未加权的静态弹性PTN而忽略某些驾驶的影响网络权重的网络拓扑。随后,它开发了关注加权PTN的静态弹性考虑各种影响的权重(部分中提到2.2(一));例如,陈等人。88年]发现加权URTN更明显的韧性,并通过拓扑分析静态弹性就会高估了网络的可靠性。(2)静态弹性研究框架关注PTN可靠性从宏观的角度分析,静态拓扑和理论方面。它仍然是在网络拓扑结构弹性和不涉及复杂的动力学演化特征(例如,破坏载荷(客流)动态分配和传播特征),表明本研究区域仍远离实际的工程应用。特别是,太阳et al。24整个URTN]调查乘客的分配和再分配,这似乎预先静态弹性研究框架在某种程度上。实际上,所谓的乘客分配不是本质上是一个动态的乘客再分配存在于动态韧性研究框架,因为乘客再分配是一个动态的、连续的动态演化过程,不仅仅是一个一次性的再分配过程,没有考虑再分配的影响其他乘客在车站或路线。然而,PTN的静态弹性分析的基础和前提PTN韧性的复杂的动态演化机制。因此,它是一个不可或缺的一步研究的动态弹性PTN更接近实际的PTN操作。

4所示。单一的分层PTN的动态弹性

4.1。审查

城市的动态弹性PTN源于级联故障现象中存在的复杂的网络,这是PTN可靠性的一个重要组成部分。在现实世界网络级联故障的一个例子是,三个超高压输电线路在2003年美国俄亥俄州发生故障,导致这个地区在核电站事故。频率变化影响整个网络瞬间,引发级联崩溃的影响。最后,级联故障造成大规模停电在美国八个州和加拿大的两个省,影响大约5000万居民,失去负荷约1800 MV,经济损失约300亿美元。城市PTN PTN复杂性研究已经证明,是一种典型的复杂网络在现实世界中,因此,PTN也面临严重的挑战阻止级联故障。充分了解研究进展,本文总结了研究的动态弹性单分层PTN从十个方面:学习时间,城市,PTN类型/多层系统考虑,是否站初始载荷定义,车站能力定义,站状态,破坏载荷动态重新分配,韧性测量指标,攻击策略,和主要贡献或结论,如表所示3。

4.2。分析

通过审查的研究动态弹性单分层PTN,我们可以发现学习时间集中在2011年到2018年,和学者们应用复杂网络理论进行广泛的案例研究的动态弹性单分层PTN,涉及许多城市。本研究领域仍然是一个复杂网络研究的前沿领域,提出了以下特性。

(a)研究中的动力学过程相对复杂。目前,少了很多学者研究其复杂的进化机制。总结了相关研究分为两类,负载能力模型(107年)和耦合映射格子模型(108年),和大多数研究中使用的负载能力模型。因此,单一的动态弹性分层PTN基于承载力模型可以描述为,如果紧急情况发生在一个关键站((i)可能从内部网络,如突然在一个车站大客流积累,超过其承载能力或(ii)可能来自外部的网络,如城市交通堵塞和恐怖袭击,导致车站失去正常功能),它将所携带的客流疏散到附近的车站,这可能导致相邻车站客流超过自己的能力,并继续疏散客流。这个过程资源逐渐向外扩展,并可能最终导致整个PTN的崩溃。显然,城市PTN的问题显然是类似电网;例如,负载能力模型建模级联故障在电网和城市PTN没有本质区别的应用程序框架。应该指出的是,在级联故障电网更容易向外扩张,因为电力分配给邻发电站与无意识的行为。然而,城市PTN的类似的再分配过程是由一个有意识的动态博弈过程,公共交通车辆的司机和乘客。因此,城市PTN和电网之间的共同点与相异的起点是理解现实世界中的复杂网络方法的应用网络。

特别是,对于更好地理解之间的联系各种关键项,我们总结一个典型的例子显示数值模拟分析的步骤的动态弹性单分层PTN(基于承载力模型),如表所示4。

一个重要的步骤2中缺失的部分(触发级联故障)实际上是忽视了大多数相关研究或至少未能给予充分的解释,即。,the potential sources of disruption that generate the failure of the system are not clearly characterized, leading to a confusion that any potential disruption may cause the complete breakdown of nodes or edges. For overcoming this deficiency, Mattsson et al. [18)做了一些有用的区别之间的内部和外部中断的原因和意外事件和故意干扰交通系统,从而破坏的潜在来源包括四类:(i)意外事件造成的内部来源,如技术故障和事故;(2)意外事件造成的外部资源,如恶劣天气条件和自然灾害;(3)故意干扰的内部来源,如劳动力市场的冲突;由外部源(iv)故意干扰,如恶作剧和敌对攻击。总而言之,上述类别是更多关于中断的原因,而在静态和动态弹性PTN的研究更多的破坏后果的担忧。换句话说,PTN的静态和动态弹性研究只关注中断源(事实上,他们可能来自上述来源类别(我),(二)和(iv)),它可以生成节点或边缘失败。在模拟,他们被称为随机攻击或蓄意攻击没有描述潜在的中断源。然而,各种潜在的干扰来源应考虑仿真攻击策略的描述是因为以下的原因。(我)一方面,当前的研究框架,认为节点与两个州(边缘),要么是正常或失败在一个时间点,即,一个二进制的性能。然而,一个节点(边)应该有一个中间状态实际上,不够注意,称为拥挤状态(这是一个异常状态但不严重到彻底的失败)。因此,如果特定的中断源不是给定的,这三个(或更多)州不能定义良好和杰出,限制了这一研究框架的工程适用性。(2)另一方面,如果特定的中断源模拟,给出这两种类型的PTN的级联故障可以定义和区分,即。级联故障在正常情况下,紧急情况下的级联故障。在前者情况下,只有比例加载失败的节点(边)是分配给相邻节点(边),“失败”节点(边)仍然可以携带负载的正常部分。在后者的情况下,所有失败的负荷节点(边)是分配给它的相邻节点(边)和故障节点完全失败,不能带负载。特别是,前者似乎更频繁地发生在实际PTN操作,可提高本研究框架的工程适用性。

(b)这个研究领域已由理论模型的直接应用到精确建模,考虑交通工程的特点;即。,we have the following.(我)最初,车站初始载荷直接定义为拓扑参数如车站中间性(Ma et al。99年),邹et al。One hundred.])。随后,它开发了考虑权重的影响强度(站)和邻站(Du et al。101年])或定义基于实际的公交卡客流数据拟合(他et al。102年])。此外,指数型负载定义控制参数设置来控制网络初始载荷的分布(Zhang et al。69年),Zhang et al。32])或车站初始载荷被定义为确定单位面积上的客流基于Fruin [105年服务水平(黄等。104年])。站的定义的精确考虑初始载荷也带来显著改善电站容量的定义,因为车站能力成正比站初始载荷在大多数作品基于承载力的一般假设模型(107年)(见表的详细介绍3、车站能力定义)。应该注意的是,车站能力定义为黄et al。(的总和最大服务能力和设备节点的最大队列容量单位面积)似乎提供一个更好的方式接近工程应用[104年),最大服务能力的总和,和设施的最大队列容量节点在单位面积似乎提供了一个更好的方式接近工程应用。站状态而言,相关研究总结成两种状态:正常状态和故障状态。更具体地说,站的状态可以通过比较获得更新站负载和站的相对大小的能力(见表的详细介绍4步骤4)。(2)最初,法治破坏载荷动态重新分配仅涉及站状态的动态更新,没有严格的负载分配过程(Ma et al。99年]);或失败的传播过程包括负载分配基于相邻站容量的比例(Zhang et al。69年]),最短路径分配(邹et al。One hundred.),他et al。102年]),但不考虑交通拥堵影响边缘(路段)和有意识的动态博弈过程中存在的路径选择行为。随后,它开发了引入基于BPR的路段的拥堵影响道路阻抗函数(103年],因此单一的动态弹性模型分层PTN疏散进一步建立基于用户平衡(Zhang et al。32),黄等。104年])。

(c)的研究量表和测量指标量表研究区域进一步扩展到明显补充和完善本研究框架;即。,we have the following.(我)最初的研究规模扩大,它侧重于站外的破坏载荷分配过程(重新分配负载在多个站);即。,the traditional resilience study framework of PTN that is a cascading failures based mesoscopic resilience model. Subsequently, it has developed to focus on the failure load redistribution process inside a large hub transfer station (redistributing load inside a single station), i.e., a cascading failures based microcosmic resilience model (Huang et al. [104年])。机票盖茨,自动扶梯、平台和其他设施在一个城市轨道交通车站可以抽象为一个设备相关的网络;因此基于级联故障的恢复力模型可以建立这个网络。特别是,该操作可以在攻击策略与触发PTN的级联故障(例如,攻击一个站最大的负载);因此一个更完整的破坏载荷分配过程是;即。,a failure originates from a certain facility inside a urban rail transit station; the failure load will be redistributed in the facility associated network; then it expands to the outside of this station through the exit facility. At this moment, this operation is equivalent to triggering the cascading failures of the PTN through the attack strategy mentioned in Table3,攻击策略。(2)的测量指标规模扩大,一些全球弹性测量指标,常用的PTN的静态弹性的研究,也用来测量的动态弹性单分层PTN(例如,最大连接集群的相对大小和网络效率用于马等人的作品。99年),邹et al。One hundred.])。小说指示器,车站级联故障的比例有多少站失败了,因为担心的级联故障,提出了提供一个新颖的方法来捕获失败的过程。然而,这仍然是一个全球弹性测量指标支付更多的关注代表整个网络的动态演化。最近,本研究区域发展关注当地的级联故障强度在每个时间步(对应于一组失败负荷再分配过程,发生在同一时间,也许多个失败站及其附近站之间),即,当地的级联故障的比例在一个时间步(Zhang et al。32])。由于该时间步的概念,动态弹性测量指标由二维到三维;三维指标可以直观地描述复杂的级联故障的动态演化过程。此外,另一个测量指标提出了相同的工作(32全球级联故障的比例),在一个时间步,是站的比例修改尝试通过级联故障记录在每个时间步车站级联故障。

(d)上述文献中给出的持续改进过程本质上是一个过程,逐渐使更接近实际工程应用研究框架,例如,交通工程背景的学者总是希望确定一个可能的方法来定量控制的动态弹性单分层PTN,所以这一跨学科研究领域可以进一步扩大。最近,张等的工作。32]试图对这个问题作出贡献。更具体地说,他们比较了不同动态特性的三种破坏载荷分配模式来获得一个清晰的实现措施有效地控制PTN的动态适应能力。因此,控制优化的动态弹性PTN不再局限在舞台上,只有提供了定性优化对策;即。,it is an effective try to quantitatively control the dynamic resilience of single layered PTN.

此外,最相关的作品总是声称PTN的级联故障引发的攻击一个站最大的负载;然而,并没有进一步努力研究级联失效发生在一个大型综合性客运车站。大型综合PTN客运车站是一个特殊的节点,通常是由几个公共交通模式的十字路口,如Nanjingnan站(位于南京市,中国)相交所形成的公共汽车,城市轨道交通、高速铁路、和出租车。应该注意的是,各种设施(车站票门、自动扶梯、平台等)通过乘客在一个大型综合客运车站可以抽象为网络相关设备,因此节点的级联故障可能发生在一些设施。最近,一位黄等工作。104年关注这一现象。更具体地说,他们研究的动态弹性网络相关联的设备在一个城市轨道交通车站基于级联故障的角度来看,本研究应用框架更微观的和详细的工程问题;即。,a load capacity calculation method of urban rail transit station considering cascading failures perspective is developed based on the describing method for initial load and capacity of facility nodes.

5。相互依存的PTN的动态弹性

5.1。审查

随着复杂网络理论的新发展,学者们意识到许多实际的网络不是孤立存在的,而是由多个子网的相互依存的关系,即。,相互依存的网络17,109年- - - - - -111年]。一个相互依存的网络通常由两个或两个以上层等基础设施网络和手术协会网络连接。子网之间的相互依存关系使任何子网的失败可能影响其相互依存进一步反馈故障源网络和子网之间的交互,即。,一个相互依赖的网络的级联故障(112年- - - - - -116年]。现实世界网络之间的一个例子是,在2015年,乌克兰各地区电网被黑客攻击,底层的发电机或变电站的控制服务器被关闭,传感和控制功能相对应的物理设备的丢失,导致一些设备的操作中断。更严重的是,通过信息网络病毒广泛传播,它导致了电网公司与多个发电厂和变电站失去联系,进而失去了意识和电网设备的实时控制。最终,这些相互作用引起的电网公司无法做出正确的决定和安排,导致大面积的停电。BTN不是孤立运行的城市交通系统,但与道路网或URTN有着相互依存的关系;因此有相应的级联故障相互依存的PTN的问题。考虑到工程科学背景,它也可以被称为多模的动态弹性问题的公共交通系统。充分了解研究进展,本文总结了研究相互依存的动态弹性PTN从十二个方面:学习时间,城市,PTN类型/多层系统考虑,是否站初始载荷定义,车站能力定义,站状态,破坏载荷动态重新分配,类型的相互依赖网络,相互依赖的类型之间的相互依存的电台,韧性测量指标,攻击策略,和主要贡献,或结论,如表所示5。

5.2。分析

通过回顾研究相互依存的PTN的动态弹性,我们可以发现学习时间集中在2014年到2018年,和学者们应用复杂网络理论进行广泛的探索性研究相互依存的动态弹性PTN,涉及许多城市。本研究领域前沿研究领域近年来出现的复杂网络,提出了以下特性。

(一)上述研究工作的基础上Buldyrev et al。17]。从本质上说,他们是基于拓扑结构的级联故障模型,抽象的城市PTN作为一个相互依存的网络和系统地揭示了复杂的级联故障相互依存的PTN进化机制。然而,大多数的研究集中在构建有效描述弹性演化模型。此外,弹性的控制和优化的研究主要集中在定性优化策略的制定但不实现定量与实时优化控制,动态的,互动的进化。应该注意的是,有一个缺乏扩展的工程应用研究的方向,可以促进弹性建模PTN技术复杂。换句话说,这项研究仍离工程应用领域。

特别是,对于更好地理解之间的联系各种关键项,我们总结一个典型的例子显示的数值模拟分析的步骤相互依存的动态弹性PTN(基于承载力模型)如表所示6。它类似于单分层PTN的主要差异是在步骤2和步骤3由于考虑攻击的相互依存的电台的存在。

(b)的建模方法相互依存的PTN一直在讨论部分2.2(b),本质上是六个网络建模方法的结合。各种类型的相互依存网络分为两类,即。,the coupled network constructed by different types of PTN and the coupled network constructed by different represented layers of a single type of PTN (see the detailed introduction in Section2.2(b))。特别是不同的多层系统研究部分2(Latora et al。34),费伯et al。37),Sienkiewicz et al。38),费伯et al。40),费伯et al。47),Berche et al。48],等等),本节中的多层系统都是严格的,因为这些相互依赖网络建立基于相互依存的电台之间的相互依存的清晰定义类型(见表的详细介绍5相互依存的电台之间的相互依赖的类型)。应该注意的是,尽管没有明确的耦合方法中声明澄清相互依存的电台之间的相互依赖的类型是黄的工作等。73年),公交路线和城市轨道交通线路之间的差异几乎被认为是基于加权实际客流(它是由集成电路系统记录)的路线。因此,相互依存的PTN的黄等工作。73年)也是一个严格的人。

(c)复杂网络下的策略来改善PTN弹性框架是不够的,所以这个问题不是足够富裕上述概述表中列出。在大多数PTN的静态弹性研究,获得的改进策略是只有定性优化策略不是一个定量的控制方法,如做最大的努力来保护关键节点(边),最大程度上的力量,或中间性。这一战略提出了因为这样的关键节点(边)可以使PTN是脆弱的,如果他们是在蓄意攻击仿真中删除。在大多数PTN的动态弹性研究,获得的改进策略还包括定性优化策略,如做最大的努力来保护关键节点(边)和最大负荷或增加网络冗余增加负荷公差参数,用于控制多少负载节点可以携带。此外,控制方向(增加或减少)的各种控制参数,用于更好的控制模型给出了更现实的级联故障的初步定量控制方法通过数值模拟分析(一个相对全面控制参数数值模拟中可以看到张等的工作。71年])。

然而,上述战略本质上是与工程适用性(即不是策略。,they are not the strict quantitative control methods), because the current PTN resilience study framework focuses on establishing an effective model to describe the PTN resilience. Therefore, the quantitative control method with engineering applicability for improving the PTN resilience is really needs to be developed; e.g., a preliminary study has been conducted by Zhang et al. [32];他们发现,指导不同破坏载荷动态重新分配模式之间的转换(FLDR模式后平均疏散(121年),FLDR模式基于相邻节点容量的比例(69年,122年],FLDR模式后用户平衡疏散(32)通过一些技术措施、交通政策,可能是控制方向,努力提高PTN弹性。

(d)相互依存的动态弹性PTN是一个探索性研究。本研究领域集中在网络物理拓扑结构和系统科学的角度,而不考虑用户选择行为和交通工程特点。如果该研究区域的工程应用是想推进,以下缺陷需要解决以下。(我)车站能力的定义,它是过于简单化,因为并不是所有站的能力直接正比于初始加载;例如,PTN实际操作中存在的一种普遍现象,目前车站客流已经超过其承载力由于滞后站基础设施的升级。因此,这个站的初始载荷基于客流比重已经超过其承载力。同样,这站得到的承载力模型的能力(站容量成正比站初始载荷)被夸大了本质上,导致相互依存的级联故障模型PTN脱离现实。(2)车站的状态,目前分为正常状态和故障状态(过载状态)。但明显不同于其他复杂网络,公共交通车辆的司机和乘客有主观能动性和自组织迁移。因此,只要车站客流超过一定范围内站的设计承载力,车站可以逐渐恢复到正常状态通过自组织能力;即。,the station should also have an intermediate state, called the crowded state.(3)的破坏载荷动态分配的规则,它不符合实际操作PTN的特征。特别是,它不考虑交通工程的特点和简单的破坏载荷动态重新分配基于相邻边的比例(或站)权重,基于其变体或改进的类型。这样的规则很简单,操作方便,但它缺乏的司机和乘客的路径选择行为的描述(用户)和路段的拥堵效应时侧重于工程科学背景。因此,很难避免大错误,导致离工程应用。(iv)弹性的测量指标,它主要特征的复杂网络拓扑参数聚合行为和宏观拓扑结构,它是单一的测量指标测量功能。特别是,它缺乏多角度的考虑等全球和本地视角和聚合和离散的角度,即。multiperspective测量指标体系,可以直观地、全面地测量弹性。因此,承认相互依存的动态弹性PTN仍处于定性分析阶段。

6。总结与展望

复杂网络是一种有效的工具,可以用来分析多学科问题,并且提供了重要思想研究城市PTN的复杂性和弹性。复杂网络理论的发展趋势后,学者们广泛和深入研究的复杂性和弹性城市PTN从四个方面:PTN复杂性,PTN的静态弹性,单一的动态弹性分层PTN,和相互依存的PTN的动态弹性。基于跨学科研究的角度来看,本文抽象几个关键项目相关文献总结,这样的基本规则和关键特性研究的跨学科研究领域。

PTN研究复杂性的基本工作是扩展的研究等复杂PTN PTN的韧性,它可以被视为一项初步研究和介绍理解为什么PTN是复杂的。PTN的静态弹性是一个简化治疗了解PTN弹性。主要考虑网络弹性从拓扑结构的角度,使PTN韧性是区别其他复杂网络。单一的动态弹性分层PTN是静态弹性的扩展研究,考虑失败的影响站在其邻站。特别是,他们中的大多数都是基于承载力模型,开发从负载分布仅仅由拓扑结构成为考虑基于拓扑结构的权重影响。此外,Zhang et al。32和黄等。104年)考虑拥挤效应和认为破坏载荷动态用户均衡分配应该遵循规则,让研究框架接近现实和交通工程特征在很大程度上。然而,随着各种网络的日益密切的相互依存关系,单一的动态弹性分层PTN的局限性日益突出。因此,PTN的动态弹性应该映射到一个相互依存的网络,以便更好地反映实际网络的进化行为机制的动态适应能力。目前,一些探索性研究相互依存的动态弹性PTN已经进行,奠定了本研究的基本框架。此外,加强这个框架的适用性,复杂网络的“普遍性”应该突破;的“特殊性”PTN应该支付更多的关注,例如,动态博弈行为存在于疏散路线选择应考虑紧急情况下乘客和司机。这个游戏过程涉及人类行为将极大地破坏载荷动态分配是不同于其他复杂网络。

交通工程是与主题高度应用特点,因此复杂网络理论的应用应该是接近实际的PTN操作。此外,它应该不仅限于误解考虑拓扑结构研究为至上,这样学习才能真正引导政府部门和公共交通公司提高公共交通管理的效率,显著改善PTN的可靠性。因此,为了实现循环和forward-complex网络理论的发展趋势,网络弹性理论,变成一个现实的模型和方法,接近实际的公共交通运营,工程应用和实践,并对复杂网络理论,以下问题的跨学科研究领域值得进一步研究,即。复杂网络理论,发展相关的复杂性和韧性的研究城市PTN基于两个目的:丰富复杂网络分析框架和改善工程适用性。

(一)结合复杂网络理论和数据挖掘在分析PTN的复杂性和弹性。作为小说的趋势在复杂网络方法相关的研究中,结合复杂网络理论和数据挖掘工作的展望Zanin et al。123年]。这一趋势逐渐形成基于这样的理解;即。,the data mining and complex network theory have the common objective to find feasible ways to represent various complex systems and ultimately provide a better understanding of their structure and dynamics. Thus, the same trend should be considered in the urban PTN. It should be noted that the difficulty of data acquisition in the PTN is much less than that in other complex networks because of the advanced public transit operation information management system based on GPS and the urban transportation infrastructure distribution information system based on GIS. Nevertheless, acquiring the data for study purposes at high level of detail is still a challenge because of the concerning on privacy, anonymity and business modes. This challenge should be given special attention because a complete public transit trip chain usually includes multiple public transit modes, while it limits access to the complete trip chain. Some Chinese cities like Beijing have begun constructing the integrated traffic data center for optimizing urban governance, and the use of data for the purposes of academic study is welcome after signing the nondisclosure agreement. This advanced trend should be further promoted for establishing a data verification environment platform that has high level of data detail and can be used for verifying various proposed traffic models.

因此,真正的困难是数据挖掘,可以帮助建立一个PTN模型更接近现实;例如,许多学者已达成共识;即。,embedding the spatial coordinates, departure frequency of public transit, and actual passenger flow can help it a lot. In the future, the studies on complexity and resilience of urban public transit network should consider these embedding weights based on the novel method combining complex network theory and data mining, so that the obtained study results can be used in the engineering project to a large extent.

(b)优化PTN复杂性的一般分析框架,静态弹性PTN的动态弹性单分层PTN和相互依存的PTN的动态弹性。虽然一般分析框架的四个主题一直在总结部分2.2(c),部分3所示。2(一)部分4.2(一)和部分5.2(一),他们不可避免地有很多缺陷;例如,我们有以下。(我)识别空间L,空间P, R和空间方法只是一个开始,但不充分研究PTN的复杂性。一旦我们有一个更好的网络建模方法,建立了PTN的复杂性指标提取模型能反映真实的PTN的复杂性。此外,我们怎样才能拥有一个复杂性指标更接近实际PTN的特征操作吗?答案可能来自复杂性研究和交通工程技术之间建立连接。更具体地说,我们的分析部分中提到,“利用”(费伯et al。40),费伯et al。47),Berche et al。48]等)提供了一个示例使用复杂的指标,以便更好地理解复杂的PTN以更现实的方式,和一个网络的例子“驾驭”较弱的特点也许更有弹性。特别是,它有一定的连接与一个类似的概念在城市公共汽车交通规划项目,即。线路重复系数。应该注意的是,交通工程师总是尽最大努力减少公交线路重复系数在实际公交交通规划实践。也许这之间的桥梁连接的复杂网络理论和交通工程技术。因此,在未来,更广泛的应用和验证“驾驭”应该是不同城市的PTN上进行,以及某些“驾驭”之间的连接和线路重复系数。此外,一些类似于其他复杂性指标提出了“利用”的方式,以及复杂性指标综合考虑多层系统,还应该发展。(2)各种弹性测量的可信度指标在未来需要测试。关键的问题是构建弹性测量指标之间的联系和实际PTN的乘客疏散行为。然而,这种联系是很难建立基于仿真实验的假设。此外,PTN的实际乘客疏散情况很少见,因为它的详细记录和捕捉过程非常困难。因此,各种弹性测量指标的可信度验证方法应该通过一些巧妙的想法,所以相关的复杂网络理论研究的分析框架可以更完整。毫无疑问,这将是一个非常具有挑战性的工作。此外,还应该注意的是,其他关键条款(组件)的PTN弹性模型都需要修改通过考虑到工程适用性,例如,作为最基本的组件在PTN韧性的分析框架;当前定义初始载荷主要是不精确的,所以更准确的估计方法来确定车站初始载荷应发展在不久的将来。

(c)发展能促进工程应用的研究方向。就像前面提到的5.2(d),如果相互依存的PTN的工程应用的动态弹性是想提前,这四个例子需要解决的缺陷,以便相互依存的动态弹性PTN更精确和更接近实际PTN操作;例如,它应该给一个合理的估计站能力基于车站空间大小等因素和客流组织的特点。此外,它应该考虑路段拥堵的联合效应影响和破坏载荷动态分配与各种用户平衡游戏机制。因此,定量可控的介观相互依存的PTN的可靠性模型,以及它的算法和评价分级技术可以建立。

后一个可靠的模型来描述多模PTN的动态适应能力,如何把公共交通路线,当PTN韧性可以推断(即是最优的。,the optimal route layout estimation technology based on reliability optimization), as well as developing the quantitative control method with engineering applicability for improving the PTN resilience, and clearly characterizing the potential sources of disruption that generate the failure of PTN. For the traditional traffic engineers, it is not enough to just know about the complexity and resilience of PTN, while they want to know the engineering applicability possessed by a novel analytical framework. In particular, these novel study directions can answer the questions asked by traditional traffic engineers well: what are the purposes and significances of applying complex network theory in transportation study area?

(d)关注PTN的级联故障在小得多的尺度上,和建模基于级联故障乘客疏散内部和外部的一个关键站在一个统一的研究框架。在当前的研究框架,PTN的级联故障引发的攻击一个站最大的负载,但没有进一步努力研究级联失效发生在一个大型综合客运车站。大型综合PTN客运车站是一个特殊的节点,通常是由几个公共交通模式的十字路口,如Nanjingnan站(位于南京市,中国)相交所形成的公共汽车,城市轨道交通、高速铁路、出租车等,或虹桥综合交通车站(位于中国上海市,),甚至包括航空运输。应该注意的是,各种设施(车站票门、自动扶梯、平台等)通过乘客在一个大型综合客运车站可以抽象为一个设备相关的网络;因此,级联故障可能发生在一些设备节点。内部和外部的级联故障大综合客运车站(即。,the cascading failures of the facility associated network and the cascading failures of the interdependent PTN) can be connected through the exit facility nodes of the facility associated network that connect different modes of PTN. As a result, the cascading failures will be recognized more comprehensively in urban integrated transportation systems.

数据可用性

没有数据被用来支持本研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(没有。51478110,没有。71471104,没有。71871130),东南大学研究生的科学研究基础(没有。YBPY1884),江苏省研究生学习与实践创新项目(没有。KYCX17_0144),基本为中央大学(没有研究资金。KYCX17_0144)和江苏省的科技项目(没有。BY2016076-05)。