复杂网络视角下的城市公交系统可靠性分析——以西安、北京、杭州为例

城市公交网络建模及其可靠性研究是一项重要的学术工作，旨在通过科学的方法分析公交系统的复杂性和可靠性。随着城市化进程的加速，公交系统作为城市交通的核心部分，其规划和建设的有效性直接影响到城市的运行效率和居民的出行体验。这篇由王媛媛所著、薛惠锋教授指导的硕士学位论文，以系统工程的视角深入探讨了这一主题。 首先，论文针对西安市的公交数据，构建了三种类型的网络模型：公交站点网络、公交线路网络和公交换乘网络。其中，公交站点网络被发现具有无标度特性，这意味着少数几个站点拥有较高的连接度，而大部分站点的连接度较低，这种网络结构符合幂律分布，且存在正度相关性，即高连接度的节点倾向于聚集在一起，形成了较强的聚类效应。平均路径长度为15.19，这意味着乘客平均需要经过约15站才能从一个站点到达另一个站点，这与北京公交系统的便利性相比存在一定差距。 公交换乘网络的研究显示，西安市内的公交站点之间平均只需要一次换乘就能到达，这在一定程度上提高了公交系统的可达性。然而，公交线路网络的度值累积分布表明，线路的度数并不能直接反映其提供的换乘机会，这为优化公交线路规划提供了新的思考方向。 其次，论文对西安、北京、杭州三个城市的公交站点网络连通可靠性进行了仿真对比。在随机失效和蓄意攻击两种节点失效模式下，通过比较最大连通子图的相对大小和效率，评估了网络的抗干扰能力。结果表明，尽管在随机失效下三个城市的网络连通性都能在一定范围内保持，但西安的公交网络在蓄意攻击下表现得最为脆弱，且对度值较大的关键节点依赖性强。杭州的公交网络在效率方面相对较差，表明其在应对节点失效时的适应性不足。 这些研究成果对于理解城市公交系统的内在规律、提高公交网络的可靠性以及制定有效的应急交通管理策略具有重要意义。通过量化分析和模型仿真，可以为城市交通规划者提供科学依据，以优化公交网络布局，提升公共交通的服务质量和效率，更好地满足城市居民的出行需求。同时，这也为其他大、中城市的公交系统改进提供了借鉴和参考。