توسعه مفاهیم مرکزیت گراف در تحلیل و اولویت‌بندی اجزاء شبکه‌های حمل‌ونقلی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی عمران، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 دانشیار برنامه‌ریزی حمل‌ونقل، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3 گروه مهندسی عمران، واحد شهرقدس، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرقدس، ایران
10.22119/jte.2026.536860.2744
چکیده
شناسایی اجزای کلیدی شبکه‌های حمل‌ونقل شهری، به‌منظور ارتقای تاب‌آوری، کاهش آسیب‌پذیری و بهینه‌سازی جریان ترافیک، از موضوعات بنیادی در برنامه‌ریزی حمل‌ونقل است. در این پژوهش، چارچوبی تحلیلی مبتنی بر مفاهیم مرکزیت در نظریه گراف و ساختارهای ماتریسی–تانسوری توسعه داده شده است تا اهمیت نسبی اجزای شبکه‌های حمل‌ونقلی تعیین و اولویت‌بندی شود. برای این منظور، سه ماتریس وقوع شامل مسیر–خیابان، خیابان–تقاطع و مسیر–تقاطع تعریف و سپس یک تانسور سه‌بعدی جهت نمایش هم‌زمان روابط چندلایه‌ای شبکه تشکیل شد. معیارهای مرکزیت درجه، بینابینی و بردار ویژه بر مبنای این ساختارها محاسبه و با روش نرمال‌سازی و ترکیب وزنی تلفیق گردید. چارچوب پیشنهادی در شبکه‌ی معیار Nguyen–Dupuis با 13 گره و ۳۸ یال پیاده‌سازی شد. نتایج نشان داد گره‌های شماره‌ی 6، 11 و 5 بالاترین مقادیر مرکزیت ترکیبی را دارند و انتخاب پنج گره‌ی برتر موجب پوشش ۹۲٫۳ درصد از مسیرهای شبکه می‌شود. همچنین تحلیل حساسیت نشان داد معیار تانسوری قادر است گره‌هایی با نقش میان‌لایه‌ای را که در روش‌های کلاسیک شناسایی نمی‌شوند، برجسته کند. یافته‌ها نشان می‌دهد که استفاده‌ی هم‌زمان از ماتریس وقوع و تانسور می‌تواند به درک عمیق‌تر از ساختار عملکردی شبکه‌های حمل‌ونقل و ارائه‌ی راهکارهایی برای اولویت‌بندی نگهداری، طراحی مسیرهای جایگزین و افزایش تاب‌آوری سیستم منجر شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Developing Graph Centrality Concepts in Analyzing and Prioritizing Transportation Network Components

نویسندگان English

amir hosseinpanahi 1
Alireza Mahpour 2
Hooman rahimi 3
Hassan Divandari 1
1 "Islamic Azad University, Central Tehran Branch"
2 Shahid Beheshti University
3 Assistant Professor of Transportation Planning, Department of civil engineering ShQ.C,Islamic azad university,Shahr-e-Qods,Iran
چکیده English

Identifying key components of urban transportation networks to enhance resilience, reduce vulnerability, and optimize traffic flow is a fundamental issue in transportation planning. In this study, an analytical framework based on graph-theoretical centrality concepts and matrix–tensor structures was developed to determine and prioritize the relative importance of network components. To this end, three incidence matrices—route–street, street–intersection, and route–intersection—were defined, and a three-dimensional tensor was constructed to represent the multilayer relationships of the network simultaneously. Degree, betweenness, and eigenvector centrality measures were then computed based on these structures and integrated through normalization and weighted aggregation. The proposed framework was implemented on the benchmark Nguyen–Dupuis network consisting of 13 nodes and 38 links. The results indicated that nodes 6, 11, and 5 exhibit the highest composite centrality values, and selecting the top five nodes covers 92.3% of the network routes. Sensitivity analysis further revealed that the tensor-based criterion can highlight inter-layer nodes that are not identified by classical methods. The findings suggest that the combined use of incidence matrices and tensor structures provides deeper insight into the functional organization of transportation networks and can support more effective strategies for maintenance prioritization, alternative route design, and system resilience enhancement.

کلیدواژه‌ها English

Importance of transportation network components
incidence matrix
three-dimensional tensor
centrality concepts

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 24 خرداد 1405

  • تاریخ دریافت 03 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 15 دی 1404
  • تاریخ پذیرش 25 بهمن 1404