基于引力影响模型的轨道交通网络关键节点识别研究

来源：交通运输系统工程与信息杂志2025年第1期北京时间：

作者：左忠义, 刘泽宇, 杨广川

单位：1. 大连交通大学，交通工程学院，辽宁大连116028；2.北卡罗来纳州立大学，交通研究与教育研究所，北卡罗来纳州NC27695，美国

摘要：有效识别轨道交通网络中的关键节点，有助于分析轨道交通网络鲁棒性，并制定轨道交通网络抗风险预案，保障轨道交通网络的正常运行。本文考虑轨道交通网络中节点之间的相互影响情况，选取连接重要度(DC)、路径重要度(BC)和可达重要度(CC)作为节点重要度的综合衡量指标；将现实轨道交通网络构造为相应拓扑网络，借助引力影响模型识别轨道交通网络关键节点，并分析不同影响因素下的网络性能差异，得出最佳引力影响半径与攻击策略；结合现实轨道交通网络，从引力角度分析轨道交通网络关键节点，并提出相关建议。结果表明：节点的重要度由目标节点与其他节点产生的引力作用组成；当引力影响模型的引力影响半径R=8，并选取动态攻击策略时，与R=7和R=9相比，最大连通子图相对大小下降率分别提高13.25%和10.39%，网络客流效率相对大小下降率分别提高5.12%和6.71%；相较于FGM(融合引力模型)、GC(万有引力中心性指标)、KSGC(基于k-shell改进的万有引力模型)和考虑集体影响力的CI模型，引力影响模型在轨道交通网络关键节点识别中有明显优势。此外，在攻击前30个节点后,北京市地铁网络最大连通子图相对大小降低91.68%，网络客流效率相对大小降低86.17%，表明引力影响模型在北京市地铁网络中具有适用性与有效性。通过引力影响模型识别轨道交通网络中关键节点，可以为分析网络鲁棒性提供新的思考角度，为决策者制定网络抗风险预案提供有效依据。

关键词：城市交通,关键节点,引力影响模型,网络性能,复杂网络

基金资助：辽宁省科学技术计划项目(2021JH4/10100061)；辽宁省教育厅基本科研项目(JYTMS20230007)。