铁路运输系统复杂性研究 基于复杂网络理论与方法
作者：孟学雷，贾利民，秦勇，王莉 著
出版时间：2018年版
内容简介
《铁路运输系统复杂性研究——基于复杂网络理论与方法》系统阐述了复杂网络理论在铁路运输组织中的应用，反映了作者在该研究领域开创性的工作，是一本全面介绍铁路运输组织与复杂网络理论研究相融合的交叉学科的学术专著。《铁路运输系统复杂性研究——基于复杂网络理论与方法》研究的主要内容如下：图与网络；复杂网络与铁路运输系统；列车服务网络构建与鲁棒特性分析；列车服务网络脆弱性；列车服务网络可控性；列车服务网络优化；列车服务网络映射；基于复杂网络的旅客列车开行方案评价；列车运行图稳定性优化；列车运行图稳定性评估；列车运行仿真与列车运行图稳定性优化；列车流混沌特性分析。
目录
目录
前言
第1章 图与网络 1
1.1 图论的基本概念 1
1.2 图的矩阵表示 2
1.2.1 邻接矩阵 2
1.2.2 关联矩阵 4
1.2.3 可达矩阵 5
1.3 网络的基本静态几何特征 5
1.3.1 平均距离 6
1.3.2 集聚系数 7
1.3.3 度分布 8
1.3.4 实际网络的统计特征 10
本章小结 10
第2章 复杂网络与铁路运输系统 11
2.1 复杂网络的概念 11
2.1.1 系统和网络 11
2.1.2 复杂性 12
2.1.3 复杂系统 13
2.1.4 复杂网络 13
2.2 复杂网络的特性 14
2.3 复杂网络模型 15
2.3.1 小世界网络模型 15
2.3.2 标度网络模型 17
2.3.3 局域世界演化网络模型 21
2.3.4 自相似网络模型 22
2.3.5 模块性层次网络模型 25
2.4 铁路运输系统复杂性分析 28
2.4.1 铁路运输系统的系统类型 28
2.4.2 铁路运输系统构成的复杂性 29
2.4.3 铁路运输系统边界的复杂性 29
2.4.4 铁路运输系统的功能与行为 30
2.4.5 铁路运输系统的演化与重构 30
本章小结 31
第3章 列车服务网络构建与鲁棒特性分析 32
3.1 列车服务网络的构建 32
3.2 列车服务网络的小世界模型 34
3.3 列车服务网络的标度性 34
3.4 简单算例 36
3.5 中国铁路列车服务网络实际指标计算及分析 38
本章小结 39
第4章 列车服务网络脆弱性 40
4.1 列车服务网络演变的负荷-容量模型 40
4.1.1 列车服务网络模型 41
4.1.2 列车流负荷-容量模型 41
4.2 列车服务网络节点负荷分析 42
4.3 列车服务网络演变算例分析 42
本章小结 43
第5章 列车服务网络可控性 44
5.1 线性网络可控性 45
5.2 列车服务网络的可控性模型 46
5.2.1 列车服务网络可控性分析的LB模型 46
5.2.2 简单算例 46
5.2.3 列车服务网络可控性分析的改进LB模型 49
5.3 实证分析 50
本章小结 53
第6章 列车服务网络优化 55
6.1 突发事件对列车服务网络的影响 55
6.1.1 铁路站点的暂停使用在列车服务网络中的反映 56
6.1.2 铁路线路的暂停使用在列车服务网络中的反映 57
6.2 列车服务网络优化模型 57
6.3 列车服务网络优化模型求解 59
6.3.1 模型求解过程概述 59
6.3.2 模型求解算例分析 59
6.4 实例计算研究 64
6.4.1 计算实例资料 64
6.4.2 实例的服务网络建立及各指标计算 67
6.4.3 实例的计算结果综合分析 75
本章小结 76
第7章 列车服务网络映射 78
7.1 复杂网络映射列车开行方案流程 78
7.2 列车服务网络模型建立 79
7.2.1 车流网络模型基本假设 79
7.2.2 网络模型举例 79
7.3 开行方案的映射过程 81
7.3.1 开行方案映射过程指标选取 81
7.3.2 开行方案的具体映射过程 81
7.4 实例映射开行方案 83
7.4.1 实例资料 83
7.4.2 实例的列车服务网络建立 86
7.4.3 实例开行方案的具体映射过程 87
7.4.4 实例的映射结果综合分析评价 95
本章小结 97
第8章 基于复杂网络的旅客列车开行方案评价 99
8.1 开行方案的评价流程 99
8.2 基于复杂网络的开行方案评价指标体系 100
8.2.1 旅客在站的出行度 101
8.2.2 旅客的换乘次数与旅行时间 101
8.2.3 站点的聚集性 102
8.3 实例计算评价 103
8.3.1 计算实例资料 103
8.3.2 实例的列车服务网络建立 107
8.3.3 实例各个指标计算评价 108
8.3.4 实例的计算结果综合分析评价 120
本章小结 121
第9章 列车运行图稳定性优化 123
9.1 列车运行图稳定性概述 123
9.1.1 列车运行图稳定性定义 123
9.1.2 路网结构描述 125
9.2 列车运行图稳定性要素分析 126
9.3 缓冲时间 130
9.3.1 缓冲时间的定义 130
9.3.2 缓冲时间的分类 130
9.3.3 缓冲时间的设置原则 131
9.3.4 缓冲时间的取值研究 132
9.4 列车运行图稳定性优化模型 134
9.4.1 上层规划——列车服务网络结构稳定性优化模型 134
9.4.2 下层规划——列车运行图参数稳定性优化模型 136
9.5 路网的稳定性优化实证分析 137
9.5.1 路网层次的列车服务网络结构稳定性优化 137
9.5.2 调度区段层次的列车运行图参数稳定性优化 139
本章小结 152
第10章 列车运行图稳定性评估 153
10.1 列车运行图稳定性评估相关研究 153
10.2 列车运行图稳定性内外部影响因素 155
10.2.1 列车运行图稳定性的外部影响因素 155
10.2.2 列车运行图稳定性的内部影响因素 156
10.3 列车运行图稳定性评估模型 157
10.3.1 信息熵 157
10.3.2 运行图信息熵 157
10.3.3 列车运行图稳定性信息熵的公式化 158
10.3.4 运行图稳定性值 158
10.4 实证分析 158
10.4.1 运行图稳定性外部指数 158
10.4.2 运行图稳定性内部指数 160
10.4.3 算例分析 160
本章小结 161
第11章 列车运行仿真与列车运行图稳定性优化 162
11.1 引言 162
11.2 混合时间事件图 162
11.3 混合时间事件图的路网列车运行仿真 163
11.3.1 基本模型 163
11.3.2 列车运行约束 163
11.4 路网列车时刻表稳定性定义和优化 164
11.5 路网列车运行仿真系统构建 165
11.5.1 系统总网模型 166
11.5.2 列车追踪子网模型 168
11.5.3 车站子网模型 169
11.5.4 车站到发线子网模型 171
11.5.5 突发事件子网模型 172
11.6 案例分析 173
本章小结 175
第12章 列车流混沌特性分析 176
12.1 引言 176
12.2 移动闭塞模式 178
12.2.1 列车定位 178
12.2.2 安全距离 178
12.2.3 目标点 179
12.2.4 移动闭塞特点 180
12.3 移动闭塞模式下列车运行仿真模型 181
12.3.1 元胞自动机 181
12.3.2 移动闭塞模式下列车运行元胞自动及模型的改进 182
12.4 实例仿真 184
本章小结 187
参考文献 189
附录 194
附录1 194
附录2 209