Development of complex network theory for robust transportation netowrks against partial disruption

复杂网络理论的发展，以实现稳健的交通网络，防止部分中断

基本信息

批准号：
22K14341
负责人：
安藤宏恵
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

災害時に救援物資の輸送や円滑な避難のために重要な役割を担う交通ネットワークに対し，少数の部分的な損傷が生じても機能不全に陥らない頑健な交通ネットワークの構造的特徴を示すことを目的にしている．1年目では交差点や方向有無など空間的な特徴を持つ道路ネットワークを表現すること，部分的な損傷がネットワーク全体の接続性にどのような影響を及ぼすのか評価することの主に2点に取り組んだ．複雑ネットワークの研究分野ではスケールフリー性や規則性など，接続構造が既知のネットワークに対しノード除去が及ぼす影響は理論的に証明されている．その一方，空間的な特徴を持つインフラネットワークではこれらの既存理論をもって，部分的欠損による影響を説明することが困難である．1年目では，特有の空間的性質を持つインフラネットワークの一つである道路ネットワークに関して，実際の道路網データから接続構造指標値を算出し，その性質を併せ持った一般的道路網の生成モデルを構築した．本研究成果については2023年度の土木計画学研究発表会において成果発表を予定している．2点目の部分的な損傷がネットワーク全体の接続性に及ぼす影響に関しては，交通容量重み付き固有ベクトル中心性による接続性評価指標をもとに，道路網のリンクが欠損した場合，あるノードとそれに接続するリンクがすべて欠損した場合の影響の大きさを測る指標を提案した．与える影響が大きな欠損箇所に加えて，あらゆる欠損パターンの影響を受けやすい脆弱な箇所を特定することを示した．本研究成果については現在国際会議に投稿中である．

在发生灾难的情况下，交通网络在运输救济用品和平稳疏散方面发挥着重要作用，它显示了强大的运输网络的结构特征，即使发生了少量的部分损坏，也不会导致功能故障目的。在第一年，两个要点是表达具有空间特征（例如交叉点和方向）的道路网络，以及部分损坏如何对整个网络连接产生影响。在复杂网络的研究领域中，理论上证明了节点去除对已知网络的影响，例如无标度和规律性。另一方面，在具有空间特征的基础架构网络中，很难用这些现有理论来解释部分缺陷的影响。在第一年，关于唯一的空间网络之一的道路网络，连接结构指标值是根据实际的道路网络数据计算出来的，并将一般道路网络的生成模型与其构建的属性相结合。这项研究的结果计划在2023财年的土木工程研究演讲中宣布。关于第二部分损坏对整个网络连接的影响，如果由于中央中央向量在交通运输量，某个节点和某个节点而导致的连接评估指标丢失了道路网络链接。当缺少所有要连接的链接时，测量冲击的大小。结果表明，除了主要缺陷外，还确定了附属的影响，以及容易受到所有缺陷模式的脆弱部分。这项研究的结果目前已在国际会议上发布。