时变时滞条件下城市公交换乘网络复杂性及动力学仿真研究

城市交通拥堵问题是一个政府不容回避、学者们极度关注的热点问题。作为一个开放的巨系统,城市交通的复杂性主要表现在时空复杂性和个体的智能性。应用复杂网络理论研究城市交通网络的复杂性是十分重要的研究方向。本课题以城市交通的重要组成部分公交换乘网络为研究对象，在深入分析换乘网络特征的基础上，提出基于多目标换乘优化的数学规划模型和超图模型、考虑换乘强度的空间建模、节点含时滞的建模等3种构建网络拓扑的方法，从不同的视角研究换乘网络的复杂性特征。在研究换乘网络同步准则和节点互异情况下同步判据理论的基础上，分别建立具有时滞现象的公交换乘网络动力学模型和时变时滞条件下的动力学模型，对其行为进行数值仿真研究，从宏观和微观角度分别揭示网络拓扑结构、换乘强度及其它控制参数对网络稳定性的影响规律。本研究不仅具有很好的理论价值，而且可为制定公交方案提供底层拓扑,为制定公交调度策略及交通控制管制策略提供科学的决策依据。

本课题主要以复杂网络理论为工具，研究城市公交换乘网络的拓扑结构特性以及动力学特性。课题组深入分析了公交换乘网络的特征，提出了多重边复杂公交网络模型的一些静态指标，如方向度和节点强度等。建立了多重边复杂公交网络模型，并将其拆分为多个单边的子网络，给出在含有时滞以及时变时滞的情况下多重边复杂公交网络的同步准则。利用乘客流量、发车频次等参数对公交网络同步效果的影响，讨论了整个多重边复杂公交网络的平衡性，并建立了队长消散模型模拟发车频次对乘客滞留时间的影响。构建了多重权重复杂公交网络模型，给出了网络的一些静态指标，如点权、点权相似度等。将多重权重复杂公交网络拆分为多个单权重的子网络，给出了在含有时滞情况下的同步准则。利用其同步效果的不同，讨论公交换乘网络的一些参数对整个公交网络平衡的影响，从理论上研究了交通网络系统的内在运行规律和机制。