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基于核数可控网络模型的中国航空网络特性研究

王依凡

  近年来,随着我国经济不断发展,民航业已经进入了突飞猛进的发展阶段,中国航空网络的规模不断扩大。与之而来的是旅客出行量不断增加,乘客需要更高效、便捷的出行服务,这些使得机场持续增加,新航线随之建立,航空网络的结构复杂性不断上升,出现故障、延误等网络级问题的风险不断增加。因此,探究我国航空网络的网络特性具有重要的理论和现实意义。研究航空网络的特性不仅要研究网络的静态拓扑特征,还要研究网络的抗毁性,其中包含静态失效和动态失效两个方面的研究。网络静态失效的研究,主要关注网络结构上的改变,而网络动态失效,还需考虑了网络的流量或交通负载方面的因素,动态失效的影响会在网络中扩散,进而引发网络功能遭受大规模影响。鉴于此,本文借助于复杂网络相关的理论,以仿真为手段,对中国航空网络的性质进行了系统的研究,主要包括以下几个方面:(1)根据实证研究结果,提出了核数可控网络模型(coreness tunablenetwork model,CTN model)。(2)以网络模型模拟生成中国航空网络,对比研究模型网络和实际航空网络的基本统计特征,验证了二者都存在无标度特性及小世界效应,证明网络模型对中国航空网络具有适用性。(3)借助随机攻击和蓄意攻击,研究模型网络和实际航空网络的拓扑结构鲁棒性。其中,拓扑结构鲁棒性以网络平均效率和最大连通子图的相对大小作为测度指标。研究结果表明,在随机攻击下,模型网络和实际航空网络都具有较高的抗攻击能力;而在蓄意攻击下,模型网络相比于实际航空网络鲁棒性更高。(4)借助SIR传播模型,模拟网络上的延误扩散过程;定义了网络延误程度的测度指标,对比研究了模型网络和实际航空网络的延误传播过程。其中网络的延误程度以延误系数作为测度指标。研究结果表明,对于随机攻击,模型网络和航空网络的抑制延误扩散的能力都很强;对于蓄意攻击,模型网络对延误传播的抑制能力要强于航空网络;对于不同的传播概率,网络最终的延误规模与传播概率成正比。此外,通过实验仿真对考虑动态失效的网络节点重要性进行评价,模型网络和航空网络的关键点都位于网络的核心位置。……   
[关键词]:复杂网络;核数可控网络模型;抗毁性;节点重要性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京交通大学2019年
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