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