前言

PREFACE

隨著我國高速鐵路及民航在“十三五”時期建設的快速推進，由高速鐵路及民航客運共同構成的高速客運網絡日漸形成。本書以高速客運網絡為研究對象，將復雜網絡分析方法應用于高速客運的分析中，以現有高速鐵路和民航的運營線路為基礎，構建高速客運復雜網絡，并進行復雜網絡驗證。在此基礎之上，借鑒演化博弈的思路，對高速客運網絡的演化進程進行分析。隨后，依據復雜網絡節點重要性評價的相關指標，選取基于樣本隊列的重要度評價算法，采用多屬性模型融合等級度、效率等評價指標，對高速客運復雜網絡的節點重要度進行排序并劃分等級；最后選取網絡靜態及動態抗毀性測度指標，采用不同攻擊方式對高速客運網絡的靜態抗毀性進行仿真，同時建立不同場景下的級聯失效模型，對網絡的動態抗毀性進行仿真，基于仿真結果提出靜態及動態抗毀性優化策略。本書研究內容可為復雜網絡理論在高速客運領域的應用提供支持，為高速客運的健康發展提供支撐。

本書寫作的主要意義為：

（1）豐富交通領域復雜網絡理論研究

高速客運網絡抗毀性優化研究是復雜網絡理論在交通領域的研究范疇，通過本研究既可以豐富交通復雜網絡的研究內容，也延伸了交通網絡規劃的思路與方法。本研究將傳統交通網絡分析方法與復雜網絡分析方法相結合，符合現代交通網絡結構復雜的特點，可以從理論層面全面系統的分析高速客運網絡結構及系統復雜性，對提高高速客運網絡承載能力，充分利用現有高速客運資源，減少我國高速客運設計規劃、管理和控制的盲目性，發展先進交通的管理與控制技術而言都具有重要的理論意義。

（2）完善高速客運網絡結構，提高網絡運行穩定性

交通網絡的抗毀性決定其交通運輸的功效性、可靠性和通達性，極端天氣和突發狀況的發生對高速客運系統運行的穩定性提出了新的挑戰。本研究通過對高速客運復雜網絡抗毀性的分析，可以有效識別高速客運復雜網絡結構存在的薄弱環節，推演關鍵節點及線路在遭受攻擊后高速客運網絡結構變化，從而有針對性地通過對關鍵節點、關鍵線路的改進，提高整個高速客運復雜網絡的穩定性，發揮網絡效率和整體優勢，建設便捷、通暢、高效、安全的高速客運體系。

（3）合理規劃高速客運網絡布局，降低投資風險

隨著國民收入水平的提高，大部分旅客會選擇高速客運作為出行方式。若要高速客運適應國民經濟的發展需要，不僅要使高速鐵路與民航客運在建設規模、網絡結構、運行速度上適應經濟發展需要，而且要在空間地域的分布與經濟發展相適應。對于兩種交通方式所構成網絡的相關網絡特性進行研究可以使高速客運網絡布局與社會經濟發展需求、運輸業的內在發展規律相適應。通過高速客運復雜網絡結構優化，可以提升兩種方式轉化的效率，合理分配運輸量，避免重復建設所帶來的種種弊端，減少資源的浪費以及對自然環境的破壞，同時也減少了二者的投資成本，降低了競爭程度，提高了收益，從而降低投資風險。

本書寫作的創新點主要為以下三點：

（1）以演化博弈理論為基礎，仿真分析高速客運網絡演化進程。將高鐵和民航網絡作為初始對象，借鑒演化博弈的思路，選取共享自然選擇雙網絡演化博弈模型和共享公平選擇雙網絡演化博弈模型，采用不同的時間步，通過收益系數的計算，仿真分析各時間步高速客運網絡博弈演化過程。

（2）采用多屬性決策的方法，對高速客運網絡節點重要度進行評價。根據高速客運網絡的特性，選取網絡約束系數、等級度、網絡規模、效率、局部聚類系數等指標，運用多屬性決策的計算方法，對高速客運網絡節點進行重要性排序，并將本書設計的算法與已有的方法進行比較，證明本書設計算法的優越性。

（3）靜態與動態相結合的仿真分析高速客運復雜網絡抗毀性，并提出優化策略。選靜態及動態抗毀性評價指標，在隨機攻擊及蓄意攻擊兩種攻擊模式下對高速客運復雜網絡的靜態抗毀性進行分析。同時，建立不同場景下的級聯失效模型，仿真分析不同參數條件下的高速客運復雜網絡動態抗毀性。針對靜態和動態高速客運復雜網絡抗毀性仿真過程，提出高速客運復雜網絡抗毀性優化策略。

完成此書，首先要感謝我的導師李振福教授，沒有他的引領，我無法走進浩瀚的學術海洋，也無法形成自成體系的研究思想和成果。其次，我要感謝我的學生王曉雨、劉雅潔、毋超、董杰等的努力付出。最后感謝國家社科重大項目（13＆ZD170）、遼寧省博士科研啟動基金（201501182）、遼寧省教育廳項目（JDL2016020）和大連交通大學學術著作出版基金的資金資助。

由于本人水平有限，書中某些內容可能有不妥和謬誤之處，懇請讀者批評指正。

張旭

2017年8月