郑义彬，蔡航鹏，赖伟伟，刘冠宇

(武汉理工大学 交通学院，湖北 武汉 430063)

0 引 言

复杂网络理论用几何学和图论等方法进行网络分析[1-2]。当今越来越多的学者应用复杂网络理论对交通网络进行分析，航空[3]、铁路客运[4]、城市轨道交通[5]、城市公交[6]等网络的相关研究越来越深入。高速公路作为城市运输沟通的重要通道，对城市联系起着主干作用，然而高速公路网络相关分析却相对较少[7]。笔者将收费站所属区县作为网络节点，结合区县的地理信息，分析高速公路网络节点的特性以及网络整体的鲁棒性，弥补交通网络相关研究不足，为高速网络建设及城市发展规划提供参考。

1 路网构建

截至2018年底，湖北省高速公路里程达到6 250 km，“七纵五横三环”高速公路骨架网基本形成。湖北省内已建成并开始运营的高速公路线路共36条，其中包括17条国家级高速公路和19条省级高速公路，共设置收费站360个，全省基本进入“县县通高速”时代。湖北省高速公路网示意如图1。

图1 湖北省高速公路网及收费站

高速公路路网构建可分为以收费站为节点[8]和以城市为节点[9]两种。相比以收费站为节点，分析收费站特性，考虑收费站所在城市是否处于网络之中，能否与其他地区实现快速沟通更具宏观意义。因此，笔者选取高速公路线路和收费站所属区县作为构建湖北省高速公路网络的基础。

1.1 建模方法

目前构建交通网络模型的拓扑映射方法主要有Space-L、Space-P、Space-R共3种。Sapce-P网络中，若节点i和节点j处于同一线路下，则认为节点i和节点j之间存在连边，而Space-L拓扑结构，只有线路上相邻的节点间才存在连边。……