枢纽辐射式交通网络目前被广泛应用于航空运输、城市公共交通以及物流 运输领域，而且长期以来的实践经验表明，此网络形态对于运输成本的节约以 及网络运输效率的提高非常有效，因此，有必要对枢纽辐射式交通网络进行系 统分析和设计。 本文首先对道路网络和枢纽辐射式网络进行比较，指出枢纽辐射式网络的 研究价值。从三个应用领域给出枢纽辐射式交通网络的概念，并沿用传统的交 通网络分析理论，考虑枢纽辐射式网络所具有的独特性质，从网络结构、交通 流和运输特性、形态结构决策以及设计等四方面，对枢纽辐射式交通网络进行 了较全面、系统的分析。研究内容及成果主要包括： 1.分析枢纽辐射式交通网络结构特征和可靠性。 本文分析了枢纽辐射式航空、公共交通以及物流网络的不同特点和影响因 素，针对三类网络的结构共性，总结了枢纽辐射式网络的拓展类别，并从简单 和复杂网络特性入手，分析不同拓展模式对应的拓扑结构特征，指出枢纽辐射 式交通网络区别于其它运输网络的自由尺度特性，展望了其在交通领域的应用 前景；同时根据网络节点与连线的相互关系，分析了网络核心节点“枢纽”的 中位、中心、中间以及网络耦合特性，给出了枢纽辐射式网络可靠性以及最短 路径确定方法。研究得出以下结论：枢纽辐射式交通网络与其它网络不同之处 在于节点与连线之间的关系，前者突出了节点在网络中的核心地位以及节点之 间重要程度的差异；特有的结构特征导致枢纽辐射式网络对非重要节点的移除 不敏感，但对于枢纽节点的依赖较大，少数枢纽节点的移除很可能造成整个网 络的瘫痪。 2.分析枢纽辐射式网络交通流空间转换及运输特性。 枢纽对交通流的空间转换作用，实现了枢纽辐射式网络交通流空间和时间 集聚，这也是产生网络密度经济及范围经济的根本原因;本文基于Gini指数提 出了评判枢纽辐射式交通网络空间和时间集聚程度的指标，剖析了网络密度经 济和规模经济产生机理，并给出了干线单位运输成本折减因子计算模型。 3.从运营商和乘客两者的共同利益出发，探讨枢纽辐射式网络形态和结构 选择理论。 本文分析了枢纽辐射式网络的演变过程及演变过程中所遵循的连通性不变 和系统平衡规则，并应用自由尺度网络特性阐述枢纽网络形成的动力机制。在 以航空运输网络为例给出网络运输成本计算模型的基础上，重点研究了实际应 用最多的点对式网络与枢纽辐射式网络、简单与复杂枢纽辐射式网络的需求适 应性，并得出以下结论：简单枢纽辐射式交通网络适合于大规模、小尺度、非 对称、长距离和不确定的需求形态，而多枢纽网络适合于距离较长、需求规模 较大、需求点数量较多的需求形态，多指派网络适合于起终点需求量较大且较 为分散的需求形态。 4.在分析两阶段枢纽网络设计缺陷的基础上，提出考虑枢纽容量限制和需 求可变性的枢纽网络设计模型与求解算法。 本文首先分析枢纽选址与指派确定的两阶段枢纽网络设计方法之不足，指 出枢纽与指派关系同步设计的必要性;在讨论固定需求下枢纽辐射式航线网络 设计的基础上，进一步提出考虑枢纽容量限制和需求不确定性的枢纽网络设计 模型，并选用基于随机模拟的遗传算法进行求解。最后以包含15个节点的中国 航线网络规划为例，验证本文所提出的模型和算法，并分析干线单位运输成本 折减因子、枢纽容量限制和需求可变性对网络设计结果的影响；考虑到枢纽辐 射式网络是运营商和乘客利益的折中，提出基于系统平衡的枢纽网络设计模型。 关键词：枢纽辐射式交通网络，自由尺度特性，可靠性，空间集聚性， 时间集聚性，密度经济，范围经济，需求适应性，枢纽网络设计