專利名稱:一種可改善整體換乘性能的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法
技術領域:
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡科學和交通網(wǎng)絡領域,尤其是一種城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法。
背景技術:
城市公共交通系統(tǒng)是與人們生活息息相關的重要基礎設施,其基本任務是為乘客 提供安全、方便、迅速、準點、舒適的乘車條件。大力提倡優(yōu)先發(fā)展城市公共交通,是提高交 通資源利用效率,緩解交通擁堵的必要手段,是城市發(fā)展的必由之路。優(yōu)先發(fā)展城市公交, 提高公交出行比例,將有利于緩解城市交通所面臨的壓力。但要提高公交的吸引力,僅僅依 靠增加公交線路和公交車輛數(shù)量是不夠的,還必須從優(yōu)化公交線網(wǎng)結(jié)構(gòu)和提高公交車輛的 運行速度等方面著手。近年來復雜網(wǎng)絡研究的興起,使人們開始廣泛關注網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜性及其與網(wǎng)絡 行為之間的關系。要理解網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡行為之間的關系,并進而考慮改善網(wǎng)絡的行為, 就需要對實際網(wǎng)絡的特征結(jié)構(gòu)有很好地了解,并在此基礎上建立合適的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型。在 Watts關于小世界網(wǎng)絡,以及BarabcSs關于無標度網(wǎng)絡的開創(chuàng)性工作之后,人們對存在于 不同領域的大量實際網(wǎng)絡的拓撲特征進行了廣泛的實證性研究。交通網(wǎng)絡是一個復雜系 統(tǒng),而復雜網(wǎng)絡作為復雜系統(tǒng)的重要研究工具之一,為深入研究交通網(wǎng)絡的各種特性及動 力學過程與拓撲結(jié)構(gòu)間的相互作用等問題,奠定了理論基礎。目前,應用復雜網(wǎng)絡理論對 交通網(wǎng)絡特性和網(wǎng)絡規(guī)劃的研究,開始引起人們的研究興趣。國內(nèi)外已有很多學者對網(wǎng)絡 復雜性進行了大量理論研究,有的還從實證的角度進行了相關分析,但就公共交通網(wǎng)絡而 言,研究成果還相對較少,現(xiàn)有研究工作主要集中在交通網(wǎng)絡的實證分析上,研究網(wǎng)絡的基 本拓撲特性,如度分布、平均最短距離、聚類系數(shù)等,也有少量論文提出了交通網(wǎng)絡的演化 模型° Sienkiewicz 等(Sienkiewicz J, Holyst J A. Statistical analysisof22public transport networks in Poland[J]. Phys. Rev. E,2005,72(4) :046127.)分析了 22 個 波蘭城市公共交通網(wǎng)絡的集聚系數(shù)、匹配性和介數(shù)等特性;Yong-aiouChen等(Chen Yong-Zhou, Li Nan, He Da-Ren. A study on some urban bus transportnetworks, Physics A-statistical Mechanics and ITS Applications[J]· 2005,376(1) :747-754.) 提出 了一個公交網(wǎng)絡的演化模型;Xu Xinping 等(Xu Xinping, HuJunhui, Liu Feng, Liu Lianshou. Scaling and correlations in three bus-transportnetworks of China. Physics A-statistical Mechanics and ITS Applications[J]· 2007,374(1) :441-448.) 研究了中國3個不同城市的公共汽車運輸網(wǎng)的無標度和小世界特性,指出這些網(wǎng)絡的度 分布,簇團系數(shù)和最短路徑,并構(gòu)造了相應的加權復雜網(wǎng)絡模型;Yang Xuhua等(Yang X H, Wang B, Wang W L, et al. Research on some bustransport networks with random overlapping clique structure[J]. Communications intheoretical physics,2008, 50(5) :1249-1254.)提出了具有隨機重疊派系結(jié)構(gòu)的公交網(wǎng)絡模型,并在中國的幾個大城 市進行了模型的實證研究。在公交網(wǎng)絡的設計和優(yōu)化方面,國際上普遍采用站點的平均候車時間作為衡量服
3務水平的指標。楊新苗等(楊新苗,王煒,馬文騰.基于GIS的公交乘客出行路徑選擇模 型[J].東南大學學報自然科學版,2000,30 (6) :87-91.)對公交乘客的出行心里進行了研 究,其結(jié)果表明,“換乘次數(shù)”是大部分乘客出行時首先考慮的因數(shù),其次是出行耗時和距離 長短。出行耗時與換乘次數(shù)、等車的時間以及距離的長短密切相關。然而目前很多研究者 都是從網(wǎng)絡的局部性能對公交線路進行優(yōu)化,提出增加線路和站點等方法來改善公交網(wǎng)絡 的局部性能,以縮短部分乘客的出行時間。還有從線路優(yōu)化的角度出發(fā),針對客流等因素對 公交網(wǎng)絡進行優(yōu)化。這些方法都是從公交網(wǎng)絡的局部出發(fā),對公交線路進行優(yōu)化,通過增加 線路或調(diào)整站點等方法來改善公交網(wǎng)絡的局部性能,以提高網(wǎng)絡局部效率。很少有基于復 雜網(wǎng)絡理論,從網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)和整體網(wǎng)絡性能考慮,提出公交網(wǎng)絡的優(yōu)化方法,以提升公 交網(wǎng)絡的整體服務性能。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法的無法提高交通運行效率、限制公交 網(wǎng)絡整體性能的不足,本發(fā)明提供一種提高交通運行效率、提升公交網(wǎng)絡整體性能的可改 善整體換乘性能的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種可改善整體換乘性能的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法,所述優(yōu)化方法包括以下 步驟步驟1 初始化派系,按照每條派所包含的節(jié)點的度的總和的大小,對待優(yōu)化的公 交網(wǎng)絡中所有的線路進行降序排列成H ;,所述派系為公交線路,所述度是指一個節(jié)點的相 鄰節(jié)點的個數(shù);步驟2 設定理想η深度派系網(wǎng)絡的深度值為N ;步驟3 初始化每一深度網(wǎng)絡,原始網(wǎng)絡為序列H中的第一條派系Ctl,Ctl是由m個 節(jié)點構(gòu)成,即一條具有m個站點的公交線路,第1 N深度網(wǎng)絡為1個節(jié)點;步驟4 向原始網(wǎng)絡中新增一個派系,即將序列H中第i個派系Ci加入,其大小為 m,從找出Ci中的原有節(jié)點,記為Hi1個,其余的m2個節(jié)點記為新增節(jié)點(i = 1,2,L);步驟5:若第k層有新派系出現(xiàn),0彡k彡N-2,將新增派系映射成第(k+Ι)層的一 個節(jié)點,如該節(jié)點所對應的原始網(wǎng)絡中的節(jié)點包含在上一次N-深度派系網(wǎng)絡映射中的節(jié) 點中,則刪除該節(jié)點,否則進入步驟6 ;步驟6 若該節(jié)點與某個已有的第(k+Ι)層派系構(gòu)成新的最大派系,找出所述最 大派系,使它們組成新派系,這時第(k+Ι)層的派系數(shù)不變;如果不存在最大派系,則從第 (k+Ι)層的已有派系中找出一個包含該點的最大完全子圖,即包含該點的最大派系,使它們 與該節(jié)點構(gòu)成第(k+Ι)層的一個新派系,第(k+Ι)層的派系數(shù)加1 ;步驟7 按照步驟5,對網(wǎng)絡進行(N-I)次映射,在第(N-I)次映射時,網(wǎng)絡是由一 條派系構(gòu)成,即映射成了理想N深度派系網(wǎng)絡,若在第(N-I)次映射時,網(wǎng)絡不能成為一條 派系,進入步驟8 ;步驟8 若在第(N-I)次映射時不能成為一條派系,則根據(jù)原新增派系Ci映射到1 深度網(wǎng)絡中的節(jié)點與已有派系的相似度S,選擇出具有相似度最大的派系c,若相似度S的 小于等于閾值Q,則在原始網(wǎng)絡中,調(diào)節(jié)新增派系Ci中的Hl1個原有節(jié)點的連接,使得Ci映射到1-深度網(wǎng)絡中節(jié)點與派系c可以構(gòu)成一個新的派系c';否則,根據(jù)新增節(jié)點逐個加入 大到與該節(jié)點有最小L派系的中;步驟9 返回步驟4,若所有的派系都加入到網(wǎng)絡中,而該網(wǎng)絡是一個理想N深度派 系網(wǎng)絡,所述理想N深度派系網(wǎng)絡為優(yōu)化后的城市公共交通網(wǎng)絡。進一步,所述步驟5中,找出新節(jié)點所在派系的方法是在采用二分圖描述網(wǎng)絡的 情況下,若一個派系的所有節(jié)點與這個新節(jié)點都相連,則該派系與新節(jié)點構(gòu)成新派系。再進一步,所述步驟8中,派系間的相似度是指兩條派系間的公共節(jié)點數(shù)目,S是 節(jié)點與派系相連的節(jié)點的數(shù)目;L是節(jié)點與派系所包含節(jié)點的Space L距離的最小值,Q取 正整數(shù)。本發(fā)明的技術構(gòu)思為針對現(xiàn)有公交網(wǎng)絡優(yōu)化方法存在的不足,從全局考慮提高 公交網(wǎng)絡的整體性能出發(fā),提出一種基于理想η深度派系網(wǎng)絡的城市公交網(wǎng)絡優(yōu)化方法。 若按照此方法進行優(yōu)化,能夠使得公交網(wǎng)絡在保持與實際公交網(wǎng)絡非常相似的網(wǎng)絡性能同 時,有效地降低公交網(wǎng)絡的平均最短換乘次數(shù)和平均最短路徑時間系數(shù),提高公交線路的 聚集程度,從而提高公交系統(tǒng)的服務質(zhì)量,進而促進公交分擔更多的出行率,在一定程度上 改善城市交通擁堵狀況。城市現(xiàn)有的公交網(wǎng)絡是按照公交線路演化的,即可將公交網(wǎng)絡看成是按照派系增 長的,公交網(wǎng)絡每一時刻增加一條公交線路(派系),最終生成現(xiàn)在的公交網(wǎng)絡。次優(yōu)化 方法是將現(xiàn)有的公交網(wǎng)絡模擬再現(xiàn)成一個按照派系增長的過程,在每一時刻,作一次理想 η深度派系網(wǎng)絡的映射,通過調(diào)整每一時刻加入的線路的站點連接情況,最終使公交網(wǎng)絡成 為理想η深度派系網(wǎng)絡。根據(jù)理想η深度派系網(wǎng)絡的定義和對實際公交網(wǎng)絡的分析,以及公交網(wǎng)絡優(yōu)化的 目的的考慮,一種可改善整體換乘性能的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法有以下幾個特點(1) 一股來說,公交線路(派系)上的公交站點(節(jié)點)的相連公交站點數(shù)的總和 越多,該公交線路建立的早。因此,對待優(yōu)化的公交網(wǎng)絡的成長過程進行模擬時,按照每條 派所包含的節(jié)點的度的總和的大小,行降序排序。排序后的派系即可模擬成公交網(wǎng)絡成長 的過程。(2)公交網(wǎng)絡優(yōu)化的目的在于降低站點之間的換乘次數(shù)平均最短路徑時間系數(shù) 和,而不是要求每層網(wǎng)絡都要是派系組成,所以只要包括所有站點的原始網(wǎng)絡可映射成理 想η深度派系網(wǎng)絡皆可。若當?shù)趉(l彡k彡Ν-1)層網(wǎng)絡中出現(xiàn)不符合理想η深度派系網(wǎng) 絡的節(jié)點時,該節(jié)點所對應的原始網(wǎng)絡中的所有節(jié)點都已經(jīng)包含在上一次映射所得的理想 η深度派系網(wǎng)絡中,則在層中刪除此節(jié)點,否則按照理想η深度派系網(wǎng)絡的映射方法進行調(diào)整。(3)當對實際公交網(wǎng)絡進行優(yōu)化調(diào)整時,所作的調(diào)整必須符合實際情況。若出現(xiàn)調(diào) 整的站點有要相連接的站點的Space L距離過大,就不符合實際情況,因為一條公交線路中 的兩個相連的公交站點不可能距離太遠。因此,我們設置一個閾值,距離大于這個值,我們 就忽略這次優(yōu)化調(diào)整。然后將沒有包括在理想η深度派系網(wǎng)絡中的站點根據(jù)它與包括在其 中的站點的相似度,找出一條包括在理想η深度派系網(wǎng)絡中的派系,將其加入其中,這樣所 有站點將會映射成一個理想η深度派系網(wǎng)絡。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在能夠使得公交網(wǎng)絡在保持與實際公交網(wǎng)絡非常相似的網(wǎng)絡性能同時,有效地降低公交網(wǎng)絡的平均最短換乘次數(shù)和平均最短路徑時間系數(shù), 提高公交線路的聚集程度,實現(xiàn)公交網(wǎng)絡整體性能的改善和整體服務質(zhì)量的提升,最終使 得公交系統(tǒng)能夠分擔更多的出行率,達到改善城市路網(wǎng)運行效率,緩解城市交通壓力。
圖1為本發(fā)明中出現(xiàn)不能映射成為派系的節(jié)點的示意2為本發(fā)明中處理出現(xiàn)不能映射成派系的節(jié)點的過程示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。參照圖1和圖2,一種可改善整體換乘性能的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法,所述優(yōu) 化方法包括以下步驟步驟1 初始化派系,按照每條派所包含的節(jié)點的度的總和的大小,對待優(yōu)化的公 交網(wǎng)絡中所有的線路進行降序排列成H,所述派系為公交線路,所述度是指一個節(jié)點的相鄰 節(jié)點的個數(shù); 步驟2 設定理想η深度派系網(wǎng)絡的深度值為N ;步驟3 初始化每一深度網(wǎng)絡,原始網(wǎng)絡為序列H中的第一條派系Ctl,Ctl是由m個 節(jié)點構(gòu)成,即一條具有m個站點的公交線路。第1 N深度網(wǎng)絡為1個節(jié)點;步驟4 向原始網(wǎng)絡中新增一個派系(公交線路),即將序列H中第i個派系Ci加 入,其大小為m,從找出Ci中的原有節(jié)點,記為Hi1個,其余的m2個節(jié)點記為新增節(jié)點(i = 1, 2,L);步驟5 若第k(0彡k彡N-2)層有新派系出現(xiàn),將新增派系映射成第(k+Ι)層的 一個節(jié)點,如該節(jié)點所對應的原始網(wǎng)絡中的節(jié)點包含在上一次N-深度派系網(wǎng)絡映射中的 節(jié)點中,則刪除該節(jié)點,如圖2中的第一層網(wǎng)網(wǎng)絡中的節(jié)點6,否則進入步驟6 ;步驟6 若該節(jié)點可以與某個已有的第(k+Ι)層派系構(gòu)成新的最大派系,找出該 派系,使它們組成新派系,這時第(k+Ι)層的派系數(shù)不變;如果不存在這樣的派系,則從第 (k+Ι)層的已有派系中找出一個包含該點的最大完全子圖,即包含該點的最大派系,使它們 與該節(jié)點構(gòu)成第(k+Ι)層的一個新派系,這時第(k+Ι)層的派系數(shù)加1 ;步驟7 按照步驟5,對網(wǎng)絡進行(N-I)次映射。在第(N-I)次映射使網(wǎng)絡是由一 條派系構(gòu)成,即可以映射成了理想N深度派系網(wǎng)絡,進入步驟7,若不能,進入步驟8 ;步驟8 若在第(N-I)次映射時不能成為一條派系,如圖1中所示的黑實點,則根 據(jù)原新增派系Ci映射到1-深度網(wǎng)絡中的節(jié)點與已有派系的相似度S,選擇出具有相似度最 大的派系c,若相似度S的小于等于閾值P,則在原始網(wǎng)絡(0深度網(wǎng)絡)中,調(diào)節(jié)新增派系 Ci中的Hi1個原有節(jié)點的連接,使得Ci映射到1-深度網(wǎng)絡中節(jié)點與派系c可以構(gòu)成一個新 的派系c';否則,根據(jù)新增節(jié)點逐個加入大到與該節(jié)點有最小L派系的中;步驟9 返回步驟4,若所有的派系都加入到網(wǎng)絡中,而該網(wǎng)絡是一個理想N深度派 系網(wǎng)絡,所述理想N深度派系網(wǎng)絡為優(yōu)化后的城市公共交通網(wǎng)絡。上述步驟5中,找出新節(jié)點所在派系的方法是,在采用二分圖描述網(wǎng)絡的情況下, 若一個派系的所有節(jié)點與這個新節(jié)點都相連,則該派系可與新節(jié)點構(gòu)成新派系。
上述步驟8中,派系間的相似度是指兩條派系間的公共節(jié)點數(shù)目,數(shù)目越多相似 度越大。S是節(jié)點與派系相連的節(jié)點的數(shù)目;L是節(jié)點與派系所包含節(jié)點的Space L距離的 最小值,P可根據(jù)實際情況取正整數(shù)。本實施例的優(yōu)化方法能降低公交網(wǎng)絡的平均換乘次數(shù)和平均最短路徑時間系數(shù), 提高公交線路的聚集程度,實現(xiàn)公交網(wǎng)絡整體性能的改善和整體服務質(zhì)量的提升,最終使 得公交系統(tǒng)能夠分擔更多的出行率,達到改善城市路網(wǎng)運行效率。平均最短路徑時間系數(shù)P來表示公交系統(tǒng)換乘的便捷程度和公交網(wǎng)絡的效率。第 一步,采用無權網(wǎng)絡,可以根據(jù)最短路徑長度得到最優(yōu)換乘次數(shù),但此時表現(xiàn)出的問題是 無法解決同樣的換乘次數(shù)中哪一種換乘方法最優(yōu)的問題。第二步,采用加權網(wǎng)絡表示換乘 的便捷和時間效率,權值Wij為i,j節(jié)點(站點)之間連邊數(shù)(通過兩點間公交線路數(shù))的 倒數(shù),在所有符合最少換乘次數(shù)的路線中選定最佳出行路線。具體做法是在無權網(wǎng)絡中找 出兩節(jié)點之間所有的最短路徑集合Ku,然后利用加權網(wǎng)絡選出一條權值之和最小的路徑, 此權值之和定義為兩點間的路徑時間系數(shù)PU,即Pij = mm(I iwIkl + w^k2 +…+ Wkgj、、,其Kij為節(jié)點間最短路徑的集合。定義網(wǎng)絡中所有節(jié)點間的最短路徑時間系數(shù)的平均值為平均最短路徑時間系數(shù) Ρ,ρ = Pij。因此,網(wǎng)絡的平均最短路徑時間系數(shù)越小,換乘越便捷禾P網(wǎng)絡效
率越高。
權利要求
1.一種可改善整體換乘性能的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法,其特征在于所述優(yōu)化方 法包括以下步驟步驟1 初始化派系,按照每條派所包含的節(jié)點的度的總和的大小,對待優(yōu)化的公交網(wǎng) 絡中所有的線路進行降序排列成序列H,所述派系為公交線路,所述度是指一個節(jié)點的相鄰 節(jié)點的個數(shù);步驟2 設定理想η深度派系網(wǎng)絡的深度值為N ;步驟3 初始化每一深度網(wǎng)絡,原始網(wǎng)絡為序列H中的第一條派系Ctl,C0是由m個節(jié)點 構(gòu)成,即一條具有m個站點的公交線路,第1 N深度網(wǎng)絡為1個節(jié)點;步驟4 向原始網(wǎng)絡中新增一個派系,即將序列H中第i個派系Ci加入,其大小為m,從 找出Ci中的原有節(jié)點,記為Hi1個,其余的m2個節(jié)點記為新增節(jié)點(i = 1,2,L);步驟5:若第k層有新派系出現(xiàn),彡N-2,將新增派系映射成第(k+Ι)層的一個節(jié) 點,如該節(jié)點所對應的原始網(wǎng)絡中的節(jié)點包含在上一次N-深度派系網(wǎng)絡映射中的節(jié)點中, 則刪除該節(jié)點,否則進入步驟6 ;步驟6:若該節(jié)點與某個已有的第(k+Ι)層派系構(gòu)成新的最大派系,找出所述最大派 系,使它們組成新派系,這時第(k+Ι)層的派系數(shù)不變;如果不存在最大派系,則從第(k+1) 層的已有派系中找出一個包含該點的最大完全子圖,即包含該點的最大派系,使它們與該 節(jié)點構(gòu)成第(k+Ι)層的一個新派系,第(k+Ι)層的派系數(shù)加1 ;步驟7 按照步驟5,對網(wǎng)絡進行(N-I)次映射,當在第(N-I)次映射時,網(wǎng)絡是由一條 派系構(gòu)成,即映射成了理想N深度派系網(wǎng)絡,若在第(N-I)次映射時,網(wǎng)絡不能成為一條派 系,進入步驟8 ;步驟8 若在第(N-I)次映射時不能成為一條派系,則根據(jù)原新增派系Ci映射到1深度 網(wǎng)絡中的節(jié)點與已有派系的相似度S,選擇出具有相似度最大的派系c,若相似度S的小于 等于閾值Q,則在原始網(wǎng)絡中,調(diào)節(jié)新增派系Ci中的Hl1個原有節(jié)點的連接,使得Ci映射到1 深度網(wǎng)絡中節(jié)點與派系c可以構(gòu)成一個新的派系c';否則,根據(jù)新增節(jié)點逐個加入大到與 該節(jié)點有最小L派系的中;步驟9 返回步驟4,若所有的派系都加入到網(wǎng)絡中,而該網(wǎng)絡是一個理想N深度派系網(wǎng) 絡,所述理想N深度派系網(wǎng)絡為優(yōu)化后的城市公共交通網(wǎng)絡。
2.如權利要求1所述的一種可改善整體換乘性能的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法,其特 征在于所述步驟5中,找出新節(jié)點所在派系的方法是在采用二分圖描述網(wǎng)絡的情況下, 若一個派系的所有節(jié)點與這個新節(jié)點都相連,則該派系與新節(jié)點構(gòu)成新派系。
3.如權利要求1或2所述的一種可改善整體換乘性能的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法, 其特征在于所述步驟8中,派系間的相似度是指兩條派系間的公共節(jié)點數(shù)目,S是節(jié)點與 派系相連的節(jié)點的數(shù)目;L是節(jié)點與派系所包含節(jié)點的SpaceL距離的最小值,Q取正整數(shù)。
全文摘要
一種可改善整體換乘性能的城市公共交通網(wǎng)絡優(yōu)化方法,將公交網(wǎng)絡表示成站點和線路(即派系,網(wǎng)絡中的最大完全子圖)的關系,包括以下步驟設定網(wǎng)絡直徑為N,模擬待優(yōu)化的實際公交網(wǎng)絡的成長過程,原始網(wǎng)絡從只有一個派系開始,每個時間步向原始網(wǎng)絡中增加一個派系,原始網(wǎng)絡由彼此重疊的派系組成,網(wǎng)絡將從邏輯上表現(xiàn)為(N+1)層結(jié)構(gòu),其中第(m-1)層的派系映射為m層的一點(1≤m≤N+1);每個時間步在增加一個派系后進行網(wǎng)絡調(diào)節(jié),保證每層網(wǎng)絡都由派系組成,使得經(jīng)過優(yōu)化后的公交網(wǎng)絡是一個理想N深度派系網(wǎng)絡。本發(fā)明能有效地降低公交網(wǎng)絡的平均換乘次數(shù)和平均最短路徑時間系數(shù),提高公交線路的聚集程度,從而實現(xiàn)更高的公交系統(tǒng)換乘效率。
文檔編號G08G1/00GK102122434SQ20111002502
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權日2011年1月24日
發(fā)明者孫豹, 富強, 張永振, 徐新黎, 楊旭華, 樓順利, 蔣峰嶺, 陳 光 申請人:浙江工業(yè)大學