前言

PREFACE

随着我国高速铁路及民航在“十三五”时期建设的快速推进，由高速铁路及民航客运共同构成的高速客运网络日渐形成。本书以高速客运网络为研究对象，将复杂网络分析方法应用于高速客运的分析中，以现有高速铁路和民航的运营线路为基础，构建高速客运复杂网络，并进行复杂网络验证。在此基础之上，借鉴演化博弈的思路，对高速客运网络的演化进程进行分析。随后，依据复杂网络节点重要性评价的相关指标，选取基于样本队列的重要度评价算法，采用多属性模型融合等级度、效率等评价指标，对高速客运复杂网络的节点重要度进行排序并划分等级；最后选取网络静态及动态抗毁性测度指标，采用不同攻击方式对高速客运网络的静态抗毁性进行仿真，同时建立不同场景下的级联失效模型，对网络的动态抗毁性进行仿真，基于仿真结果提出静态及动态抗毁性优化策略。本书研究内容可为复杂网络理论在高速客运领域的应用提供支持，为高速客运的健康发展提供支撑。

本书写作的主要意义为：

（1）丰富交通领域复杂网络理论研究

高速客运网络抗毁性优化研究是复杂网络理论在交通领域的研究范畴，通过本研究既可以丰富交通复杂网络的研究内容，也延伸了交通网络规划的思路与方法。本研究将传统交通网络分析方法与复杂网络分析方法相结合，符合现代交通网络结构复杂的特点，可以从理论层面全面系统的分析高速客运网络结构及系统复杂性，对提高高速客运网络承载能力，充分利用现有高速客运资源，减少我国高速客运设计规划、管理和控制的盲目性，发展先进交通的管理与控制技术而言都具有重要的理论意义。

（2）完善高速客运网络结构，提高网络运行稳定性

交通网络的抗毁性决定其交通运输的功效性、可靠性和通达性，极端天气和突发状况的发生对高速客运系统运行的稳定性提出了新的挑战。本研究通过对高速客运复杂网络抗毁性的分析，可以有效识别高速客运复杂网络结构存在的薄弱环节，推演关键节点及线路在遭受攻击后高速客运网络结构变化，从而有针对性地通过对关键节点、关键线路的改进，提高整个高速客运复杂网络的稳定性，发挥网络效率和整体优势，建设便捷、通畅、高效、安全的高速客运体系。

（3）合理规划高速客运网络布局，降低投资风险

随着国民收入水平的提高，大部分旅客会选择高速客运作为出行方式。若要高速客运适应国民经济的发展需要，不仅要使高速铁路与民航客运在建设规模、网络结构、运行速度上适应经济发展需要，而且要在空间地域的分布与经济发展相适应。对于两种交通方式所构成网络的相关网络特性进行研究可以使高速客运网络布局与社会经济发展需求、运输业的内在发展规律相适应。通过高速客运复杂网络结构优化，可以提升两种方式转化的效率，合理分配运输量，避免重复建设所带来的种种弊端，减少资源的浪费以及对自然环境的破坏，同时也减少了二者的投资成本，降低了竞争程度，提高了收益，从而降低投资风险。

本书写作的创新点主要为以下三点：

（1）以演化博弈理论为基础，仿真分析高速客运网络演化进程。将高铁和民航网络作为初始对象，借鉴演化博弈的思路，选取共享自然选择双网络演化博弈模型和共享公平选择双网络演化博弈模型，采用不同的时间步，通过收益系数的计算，仿真分析各时间步高速客运网络博弈演化过程。

（2）采用多属性决策的方法，对高速客运网络节点重要度进行评价。根据高速客运网络的特性，选取网络约束系数、等级度、网络规模、效率、局部聚类系数等指标，运用多属性决策的计算方法，对高速客运网络节点进行重要性排序，并将本书设计的算法与已有的方法进行比较，证明本书设计算法的优越性。

（3）静态与动态相结合的仿真分析高速客运复杂网络抗毁性，并提出优化策略。选静态及动态抗毁性评价指标，在随机攻击及蓄意攻击两种攻击模式下对高速客运复杂网络的静态抗毁性进行分析。同时，建立不同场景下的级联失效模型，仿真分析不同参数条件下的高速客运复杂网络动态抗毁性。针对静态和动态高速客运复杂网络抗毁性仿真过程，提出高速客运复杂网络抗毁性优化策略。

完成此书，首先要感谢我的导师李振福教授，没有他的引领，我无法走进浩瀚的学术海洋，也无法形成自成体系的研究思想和成果。其次，我要感谢我的学生王晓雨、刘雅洁、毋超、董杰等的努力付出。最后感谢国家社科重大项目（13＆ZD170）、辽宁省博士科研启动基金（201501182）、辽宁省教育厅项目（JDL2016020）和大连交通大学学术著作出版基金的资金资助。

由于本人水平有限，书中某些内容可能有不妥和谬误之处，恳请读者批评指正。

张旭

2017年8月