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Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/2747

Title: Time-related analysis of small world and scale-free transportation networks.
Other Titles: Analisi di reti di Trasporto 'small world' e 'scale-free'
Authors: Lamanna, Fabio
Supervisor/Tutor: Longo, Giovanni
Issue Date: 23-Apr-2008
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: Coupled biological and chemical systems, neural networks, social interacting species, the Internet and the World Wide Web are only a few examples of Small World and Scale-free complex networks, i.e. systems composed by a large number of highly interconnected dynamical units. During the last ten years these kinds of systems have been the subject of many studies related to comprehend their common structural properties and their dynamics. Small World and Scale-free networks are supposed to be very stable and robust structures in case of failures or deliberate attacks on the system. Moreover, due to their well-known properties, they allow to model several real networks in order to find the key elements for a complete and efficient communication activity between nodes. This thesis introduced a new mathematical tool developed by the author called Time=net.work. The latter has got the purpose to extend the above mentioned complex networks theories to transportation systems under a new time-related point of view. Analysis have been taken firstly on Berlin Transportation Network and then to several other test cases. The relative results help in finding statistical properties about the connectivity and the structure of such system both topologically and considering the travel time and the frequency of the scheduled services. This is a new approach on robustness of transportation networks which allows to find which and how many nodes have to assurance their functionality in order to provide a desired Level of Service in case of failures or deliberate attacks.
I sistemi biologici e chimici, le interazioni ed i rapporti sociali, Internet e il World Wide Web sono soltanto alcuni esempi dei cosiddetti sistemi complessi Small World e Scale-free; essi sono particolari strutture di rete composte da un gran numero di unità interconnesse tra loro che scambiano informazioni dinamicamente ed evolvendosi nel tempo. Negli ultimi dieci anni questi particolari sistemi fisici sono stati oggetto di numerosi studi tesi a determinare le proprietà comuni a diversi tipi di rete e le loro dinamiche. Le reti Small World e Scale-free ad esempio, sono state analizzate per la loro stabilità e resistenza in caso di avarie o di attacchi mirati verso particolari elementi del sistema. Grazie alle loro proprietà tali sistemi consentono di modellizzare diversi tipi di reti reali al fine di determinare gli elementi chiave necessari a garantire la più completa efficienza nelle comunicazioni tra i nodi. Questa tesi presenta un nuovo strumento matematico sviluppato dall'autore denominato Time=net.work. Quest'ultimo ha l'obiettivo di estendere le teorie che contraddistinguono i sistemi complessi a reti di trasporto in funzione di caratteristiche temporali. Le analisi hanno riguardato la rete di trasporto pubblico di Berlino ed altri casi di studio. I relativi risultati consentono di ricavare numerose proprietà statistiche riguardo la connettività e le proprietà strutturali di tali sistemi, sia da un punto di vista topologico che da quello legato ai tempi di percorrenza ed alla frequenza dei servizi. Si tratta di un nuovo approccio alla resistenza delle reti di trasporto che permette di ricavare quali e quanti elementi della rete devono garantire il loro completo funzionamento al fine di provvedere un desiderato Livello di Servizio in caso di avarie o di attacchi deliberati al sistema.
PhD cycle: XX Ciclo
PhD programme: INGEGNERIA DELLE INFRASTRUTTURE,DELLE STRUTTURE E DEI TRASPORTI
Description: 2006/2007
Keywords: small world scale-free transportation network
complex network
Main language of document: en
Type: Tesi di dottorato
Scientific-educational field: ICAR/05 TRASPORTI
NBN: urn:nbn:it:units-7228
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