The analysis of bus transit network reliability through scale-free modeling : the case studies of Lecco, Como and Varese

Many systems may be described as networks composed of nodes connected by links. Complex natural and man-made systems have connections patterns that closely match a scale-free network structure. Scale-free concepts are commonly described in real-world networks, indicating that nodes with degree k appear with a probability p(k) proportional to k^−ε. This pattern has many implications for complex systems structure. In Italy, the bus transport service plays an important role in moving people within and between cities; therefore, it is significant to study its topological features, network structures, and connectivity as well as analyze its evolution, development, robustness, and resilience. In this thesis, firstly, the bus transport networks of Lecco, Como, and Varese cities have been modeled as unweighted, directed graphs, and evaluated whether they follow the scale-free feature. Secondly, the robustness of the three bus systems has been studied under random attack and intentional attack.

Molti sistemi possono essere descritti come reti composte da nodi collegati da lati. Molti sistemi complessi sia naturali, sia creati dall'uomo hanno schemi di connessione che corrispondono strettamente a una struttura di rete scale-free. Le reti scale-free sono comunemente descritte nelle reti del mondo reale, indicando che i nodi di grado k, in tali reti, appaiono con probabilità p(k) proporzionale a k^−ε. Questo modello ha molte implicazioni per la struttura di sistemi complessi. In Italia, il servizio di trasporto con autobus svolge un ruolo importante nello spostamento delle persone all'interno e tra le città; pertanto, è significativo studiarne le caratteristiche topologiche, le strutture di rete e la connettività, nonché analizzarne l'evoluzione, lo sviluppo, la robustezza e la resilienza. In questa tesi, in primo luogo, modelliamo le reti di trasporto servite da autobus delle città di Lecco, Como e Varese come grafi diretti, non pesati e valutiamo se risultano scale-free. In secondo luogo, la robustezza delle tre reti viene studiata sotto attacco casuale e attacco intenzionale.