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基于社团结构的城市地铁网络模型研究

丁益民 丁卓 杨昌平

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基于社团结构的城市地铁网络模型研究

丁益民, 丁卓, 杨昌平

The network model of urban subway networks with community structure

Ding Yi-Min, Ding Zhuo, Yang Chang-Ping
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  • 本文运用复杂网络理论, 对我国北京、上海、广州和深圳等城市的地铁网络进行了实证研究. 分别研究了地铁网络的度分布、聚类系数和平均路径长度. 研究表明, 该网络具有高的聚类系数和短的平均路径长度, 显示小世界网络的特征, 其度分布并不严格服从幂律分布或指数分布, 而是呈多段的分布, 显示层次网络的特征. 此外, 它还具有重叠的社团结构特征. 基于实证研究的结果, 提出一种基于社团结构的交通网络模型, 并对该模型进行了模拟分析, 模拟结果表明, 该模型的模拟结果与实证研究结果相符. 此外, 该模型还能解释其他类型的复杂网络(如城市公共汽车交通网络)的网络特性.
    In this paper, we present the empirical investigation results for the urban subway networks in China. The results show that all the urban subway networks have high clustering coefficient and small character path length, which exhibit a small-world behavior, the degree distributions take multiplicative exponential function forms. Otherwise, these networks are hierarchically organized by overlapping cliques, which are all the globally coupled networks. To explain these results, we introduce a network model, which is in good agreement with the empirical results; in addition, this model can explain the evolutionary procedure of other networks, such as the urban bus transport networks or the film actor networks.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11074067)资助的课题
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11074067).
    [1]

    Albert R, Barabasi A L 2002 Rev. Mod. Phys. 74 47

    [2]

    Dorogvtsev S N, Mendes J F F 2002 Adv. Phys. 51 1079

    [3]

    Newman M E J 2003 SIAM Rev. 45 167

    [4]

    Boccaletti S, Latora V, Moreno Y, Chavez M, Hwang D U 2006 Physics Reports 424 175

    [5]

    Watts D J, Strogatz S H 1998 Nature 393 440

    [6]

    Barabási A L, Albert R 1999 Science 286 509

    [7]

    Milo R, Shen-Orr S, Itzkovitz S, Kashan N, Chklovskii D, Alon U 2002 Science 298 824

    [8]

    Milo R, Itzkovitz S, Kashtan N, Levitt R, Shen-Orr S, Ayzenshtat I, Sheffer M, Alon U 2004 Science 303 1538

    [9]

    Song C, Havlim S, Makse H A 2005 Nature 433 392

    [10]

    Palla G, Derenyi I, Farkas I, Vicsek T 2005 Nature 435 814

    [11]

    Clauset A, Moore C, Newman M E J 2008 Nature 453 98

    [12]

    Li W, Cai X 2004 Phy. Rev. E 69 046106

    [13]

    Gastner M T, Newman M E J 2006 Eur. Phys. J. B 49 247

    [14]

    Liu Hong-Kun, Zhou Tao 2007 Acta Phys. Sin. 56 0106 (in Chinese) [刘洪鲲, 周涛 2007 物理学报 56 106]

    [15]

    Qian J H, Han D D, Ma YG 2011 Acta Phys. Sin. 60 098901 (in Chinese) [钱江海, 韩定定, 马余刚 2011 物理学报 60 098901]

    [16]

    Sen P, Dasgupta S, Chatterjee A 2003 Phys. Rev. E 67 036106

    [17]

    Kurant M, Thiran P 2006 Phys. Rev. Lett. 96 138701

    [18]

    Sienkiewicz J, Holyst J A 2005 Phys. Rev. E 72 046127

    [19]

    Chen Y Z, Li N, He D R 2007 Physica A 376 747

    [20]

    Yang X H, Chen G, Sun B, Chen S Y, Wang W L 2011 Physica A 390 4660

    [21]

    Ding Y M, Ding Z 2012 Int. J. Mod. Phys. B 26 1250090

    [22]

    Latora V, Marchiori M 2002 Physica A 314 109

    [23]

    Seaton K A, Hackett L M 2004 Physica A 339 635

    [24]

    Domenech A 2009 Physica A 388 4658

    [25]

    Zhang J H, Xu X M, Hong L, Wang S L, Fei Q 2011 Physica A 290 4562

  • [1]

    Albert R, Barabasi A L 2002 Rev. Mod. Phys. 74 47

    [2]

    Dorogvtsev S N, Mendes J F F 2002 Adv. Phys. 51 1079

    [3]

    Newman M E J 2003 SIAM Rev. 45 167

    [4]

    Boccaletti S, Latora V, Moreno Y, Chavez M, Hwang D U 2006 Physics Reports 424 175

    [5]

    Watts D J, Strogatz S H 1998 Nature 393 440

    [6]

    Barabási A L, Albert R 1999 Science 286 509

    [7]

    Milo R, Shen-Orr S, Itzkovitz S, Kashan N, Chklovskii D, Alon U 2002 Science 298 824

    [8]

    Milo R, Itzkovitz S, Kashtan N, Levitt R, Shen-Orr S, Ayzenshtat I, Sheffer M, Alon U 2004 Science 303 1538

    [9]

    Song C, Havlim S, Makse H A 2005 Nature 433 392

    [10]

    Palla G, Derenyi I, Farkas I, Vicsek T 2005 Nature 435 814

    [11]

    Clauset A, Moore C, Newman M E J 2008 Nature 453 98

    [12]

    Li W, Cai X 2004 Phy. Rev. E 69 046106

    [13]

    Gastner M T, Newman M E J 2006 Eur. Phys. J. B 49 247

    [14]

    Liu Hong-Kun, Zhou Tao 2007 Acta Phys. Sin. 56 0106 (in Chinese) [刘洪鲲, 周涛 2007 物理学报 56 106]

    [15]

    Qian J H, Han D D, Ma YG 2011 Acta Phys. Sin. 60 098901 (in Chinese) [钱江海, 韩定定, 马余刚 2011 物理学报 60 098901]

    [16]

    Sen P, Dasgupta S, Chatterjee A 2003 Phys. Rev. E 67 036106

    [17]

    Kurant M, Thiran P 2006 Phys. Rev. Lett. 96 138701

    [18]

    Sienkiewicz J, Holyst J A 2005 Phys. Rev. E 72 046127

    [19]

    Chen Y Z, Li N, He D R 2007 Physica A 376 747

    [20]

    Yang X H, Chen G, Sun B, Chen S Y, Wang W L 2011 Physica A 390 4660

    [21]

    Ding Y M, Ding Z 2012 Int. J. Mod. Phys. B 26 1250090

    [22]

    Latora V, Marchiori M 2002 Physica A 314 109

    [23]

    Seaton K A, Hackett L M 2004 Physica A 339 635

    [24]

    Domenech A 2009 Physica A 388 4658

    [25]

    Zhang J H, Xu X M, Hong L, Wang S L, Fei Q 2011 Physica A 290 4562

  • [1] 李雨珊, 吕翎, 刘烨, 刘硕, 闫兵兵, 常欢, 周佳楠. 复杂网络时空混沌同步的Backstepping设计. 物理学报, 2013, 62(2): 020513. doi: 10.7498/aps.62.020513
    [2] 周漩, 张凤鸣, 周卫平, 邹伟, 杨帆. 利用节点效率评估复杂网络功能鲁棒性. 物理学报, 2012, 61(19): 190201. doi: 10.7498/aps.61.190201
    [3] 吕翎, 柳爽, 张新, 朱佳博, 沈娜, 商锦玉. 节点结构互异的复杂网络的时空混沌反同步. 物理学报, 2012, 61(9): 090504. doi: 10.7498/aps.61.090504
    [4] 郝崇清, 王江, 邓斌, 魏熙乐. 基于稀疏贝叶斯学习的复杂网络拓扑估计. 物理学报, 2012, 61(14): 148901. doi: 10.7498/aps.61.148901
    [5] 刘刚, 李永树. 基于引力约束的复杂网络拥塞问题研究. 物理学报, 2012, 61(10): 108901. doi: 10.7498/aps.61.108901
    [6] 周漩, 张凤鸣, 李克武, 惠晓滨, 吴虎胜. 利用重要度评价矩阵确定复杂网络关键节点. 物理学报, 2012, 61(5): 050201. doi: 10.7498/aps.61.050201
    [7] 袁超, 柴毅. 基于簇相似度的网络社团结构探测算法. 物理学报, 2012, 61(21): 218901. doi: 10.7498/aps.61.218901
    [8] 张聪, 沈惠璋, 李峰, 杨何群. 复杂网络中社团结构发现的多分辨率密度模块度. 物理学报, 2012, 61(14): 148902. doi: 10.7498/aps.61.148902
    [9] 吕天阳, 谢文艳, 郑纬民, 朴秀峰. 加权复杂网络社团的评价指标及其发现算法分析. 物理学报, 2012, 61(21): 210511. doi: 10.7498/aps.61.210511
    [10] 丁益民, 杨昌平. 考虑人类流动行为的动态复杂网络研究. 物理学报, 2012, 61(23): 238901. doi: 10.7498/aps.61.238901
    [11] 崔爱香, 傅彦, 尚明生, 陈端兵, 周涛. 复杂网络局部结构的涌现:共同邻居驱动网络演化. 物理学报, 2011, 60(3): 038901. doi: 10.7498/aps.60.038901
    [12] 陈华良, 刘忠信, 陈增强, 袁著祉. 复杂网络的一种加权路由策略研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6068-6073. doi: 10.7498/aps.58.6068
    [13] 李涛, 裴文江, 王少平. 无标度复杂网络负载传输优化策略. 物理学报, 2009, 58(9): 5903-5910. doi: 10.7498/aps.58.5903
    [14] 吕翎, 张超. 一类节点结构互异的复杂网络的混沌同步. 物理学报, 2009, 58(3): 1462-1466. doi: 10.7498/aps.58.1462
    [15] 王丹, 于灏, 井元伟, 姜囡, 张嗣瀛. 基于感知流量算法的复杂网络拥塞问题研究. 物理学报, 2009, 58(10): 6802-6808. doi: 10.7498/aps.58.6802
    [16] 陈宏斌, 樊瑛, 方锦清, 狄增如. 二元随机网. 物理学报, 2009, 58(3): 1383-1390. doi: 10.7498/aps.58.1383
    [17] 高忠科, 金宁德. 两相流流型复杂网络社团结构及其统计特性. 物理学报, 2008, 57(11): 6909-6920. doi: 10.7498/aps.57.6909
    [18] 许 丹, 李 翔, 汪小帆. 复杂网络病毒传播的局域控制研究. 物理学报, 2007, 56(3): 1313-1317. doi: 10.7498/aps.56.1313
    [19] 李 季, 汪秉宏, 蒋品群, 周 涛, 王文旭. 节点数加速增长的复杂网络生长模型. 物理学报, 2006, 55(8): 4051-4057. doi: 10.7498/aps.55.4051
    [20] 赵 伟, 何红生, 林中材, 杨孔庆. 中国铁路客运网网络性质的研究. 物理学报, 2006, 55(8): 3906-3911. doi: 10.7498/aps.55.3906
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-07-30
  • 修回日期:  2012-12-06
  • 刊出日期:  2013-05-05

基于社团结构的城市地铁网络模型研究

  • 1. 湖北大学物理学与电子技术学院, 武汉 430062;
  • 2. 华南理工大学工商管理学院, 广州 510640
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11074067)资助的课题

摘要: 本文运用复杂网络理论, 对我国北京、上海、广州和深圳等城市的地铁网络进行了实证研究. 分别研究了地铁网络的度分布、聚类系数和平均路径长度. 研究表明, 该网络具有高的聚类系数和短的平均路径长度, 显示小世界网络的特征, 其度分布并不严格服从幂律分布或指数分布, 而是呈多段的分布, 显示层次网络的特征. 此外, 它还具有重叠的社团结构特征. 基于实证研究的结果, 提出一种基于社团结构的交通网络模型, 并对该模型进行了模拟分析, 模拟结果表明, 该模型的模拟结果与实证研究结果相符. 此外, 该模型还能解释其他类型的复杂网络(如城市公共汽车交通网络)的网络特性.

English Abstract

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