铁路快捷货运网络鲁棒性分析

为保障铁路快捷货运运营面对突发事件时的稳定性,采用复杂网络及鲁棒优化理论,研究铁路快捷货运网络(REFN)拓扑特性及鲁棒性。首先,计算网络特征统计参数,分析REFN拓扑特性;然后,评价REFN中的重要节点,建立基于线路等级、度值、介数的综合评价指标;最后,计算不同攻击方式下的鲁棒性指标,对比分析有无级联失效情况下REFN鲁棒性。结果表明:与传统复杂网络节点重要性评价指标相比,考虑线路等级计算出的重要节点对网络鲁棒性影响更大; REFN在随机攻击下具有鲁棒性,在蓄意攻击下表现出较强的脆弱性,在考虑级联失效的情况下网络的脆弱性更加突出。     

中国高速铁路网络脆弱性分析

为提高我国高速铁路网络(HSRN)面对突发事件的抗毁性和可靠性,保障HSRN平稳而高效率地运营,基于复杂网络理论,构建3个发展时期的HSRN拓扑结构,探究网络的拓扑特性和发展趋势。利用站点重要性综合评价指标挖掘HSRN的重要站点。通过计算网络效率和最大连通子图,分析HSRN在随机攻击和蓄意攻击下的表现。结果表明:我国HSRN在中期发展阶段是以增加网络连通度为主,在长期发展阶段是以丰富集聚效应为主;站点重要性排序显示,武汉、天津、长沙和襄阳将成为不同发展阶段的重要站点;HSRN对随机攻击有鲁棒性,对蓄意攻击有脆弱性。     

预案视角下城市防汛应急组织间网络鲁棒性评价

为解决城市防汛应急预案在制订过程中,相关组织应急协同能力难以量化的问题,提出考虑级联失效的城市防汛应急组织间网络鲁棒性评价方法。首先,以北京、上海与深圳市防汛应急预案为研究对象,构建组织间网络,并提出网络攻击策略与鲁棒性评价指标;其次,计算网络特征统计参数,并分析网络拓扑特性;然后,以自然连通度为鲁棒性指标,评价城市防汛应急组织间网络在遭受节点单次攻击与连续攻击下的鲁棒性;最后,对比不同攻击下网络的鲁棒性强弱并找出对鲁棒性影响较大的关键组织。结果表明：北京、上海与深圳市防汛应急预组织间网络具有无标度特性和小世界特性;节点单次攻击时,相较于非级联失效情形,组织间网络在级联失效情况下鲁棒性较弱,造成级联失效节点数较大的组织为影响网络鲁棒性的关键组织;连续攻击时,组织间网络在蓄意攻击情形下鲁棒性较弱,度值较大的组织为影响网络鲁棒性的关键组织。     

自建房火灾致因网络拓扑特征及脆弱性研究

为预防我国自建房火灾的发生,首先,基于事故致因“2-4”模型分析39起自建房火灾事故案例,编码得到48个致因因素和128条致因关系;然后,基于复杂网络理论构建自建房火灾致因网络拓扑结构模型,分析网络的度、介数和接近中心性等拓扑特征;最后,以最大强连通子图相对大小、最大弱连通子图相对大小和全局网络效率作为网络脆弱性评价指标,仿真分析不同节点攻击策略下网络的脆弱性,得到自建房火灾关键致因因素,并提出防灾措施及建议。结果表明：自建房火灾致因网络具有小世界效应和无标度特性,致因间转换路径较短,少数关键节点与大多数节点相连;自建房火灾致因网络在遭受单个节点故障和随机累积节点故障时具有一定的鲁棒性,遭受蓄意累积节点攻击时,表现出较强的脆弱性;采用累积节点攻击策略中的蓄意度攻击时,网络表现出的脆弱性最强,度排序靠前的节点较为重要,是自建房火灾关键致因因素,为自建房消防安全管理提供理论参考。     

基于复杂网络理论的北京地铁网络脆弱性评估

以北京市现有地铁线网为研究对象,使用Space L方法构建拓扑网络,为更加符合实际情况,对换乘车站进行了拆分。分析中,综合考虑连通OD对和出行效率两个因素,以运输能力损失作为评估网络脆弱性指标。随后,计算分析了单节点攻击、随机攻击、静态攻击和动态攻击下造成的地铁网络运输能力损失的变化规律,得出动态攻击对地铁网络影响最大。在该攻击方式下,相对基于度的动态攻击,地铁网络对基于介数和基于ER的动态攻击,具有更高的脆弱性。同时攻击介数较大的节点对网络南北方向运输能力影响较大;攻击对出行效率影响较高的节点对网络东西方向运输能力影响较大。因此,在地铁运营过程中,应针对不同站点的节点属性和事故发生情况,采取相关防护措施。     

城市消防救援网络形态特征、抗毁性与鲁棒性研究*

为探讨城市消防规划系统救援能力的空间布局科学性,采用复杂网络理论构建某城市消防救援站现状与规划网络模型。首先从模型紧密度、性能效率、连通性等方面分析复杂网络基本网络特征;其次采用节点随机/蓄意攻击、边随机/蓄意攻击、混合随机/蓄意攻击研究网络结构的抗毁性;然后根据失效发生位置,探讨网络组织内部信息系统失活导致的合作中断的鲁棒性特征;最后针对不同的规划建设方案,讨论城市消防系统建设规划的中远期时序性。研究结果可为提高消防网络的救援能力提供理论支撑。     

上海市轨道交通网络可靠性研究

城市轨道交通网络是由大量相互作用的单元构成的复杂系统。为增加城市轨道交通对突发事故的应变能力,提升运营效率,基于复杂系统理论探讨轨道交通网络的可靠性。以上海轨道交通网络为研究对象,采用空间L方法系统分析其网络特征参量,从最大连通子图的相对大小、网络全局效率、网络局部效率等3项指标分析网络的可靠性,并就该网络受到随机攻击和蓄意攻击的情景分析这些指标的变化。模拟结果表明,上海轨道交通网络为无标度网络,蓄意攻击对网络可靠性造成更大的破坏,站点的度值与其重要性并不呈现绝对的正比关系。在轨道交通的规划、建设、运营中,应加强对关键站点的管理和保护。     

基于复杂网络理论的轨道交通网络脆弱性分析

城市轨道交通是城市客运体系的重要支撑,而突发事件易使某些轨道交通站点瘫痪,从而影响轨道交通网络全局效率。分析城市交通轨道网络的拓扑特征和脆弱性对于优化路网结构、保障稳定运营有重要意义。以重庆市轨道交通网络为例,使用Space L法构建拓扑网络并用Matlab软件分析节点度、平均路径长度、聚类系数等指标和分布规律,定量计算各个站点对于蓄意攻击的脆弱性,以鉴定对网络效率影响最大的关键站点。模拟攻击实验结果表明:现阶段重庆市轨道交通网络平均路径长度较大,聚集系数较小,网络连通性有待提高。面对蓄意攻击时,红旗河沟站和大坪站作为关键节点对网络效率的影响较大。在加快重庆市轨道交通建设的同时,应在运营中加强保护关键站点。     

地铁工程建设安全事故致因网络模型构建与解析

为了揭示事故发生过程中致因因素和事故之间演化规律,基于实际地铁工程建设事故案例,构建具有致因层和事故层的双层地铁工程建设安全事故致因网络(SCACN)模型,分析网络拓扑结构和内在机制;经计算,子网络的累计度分布均服从幂律分布,且具有较小的最短路径长度和较高聚类系数,呈现出无标度网络和小世界网络的特性,SCACN面对随机攻击表现出鲁棒性,面对特定攻击具有脆弱性。结果表明:安全管理不到位、缺乏安全意识、机械故障是导致大量事故发生的初始致因因素,消除致因因素中具有较高度的关键节点,会在最大程度上减少后续事故的发生,有助于提高地铁工程建设安全管理水平。     

城市地铁网脆弱性分析

为了保证地铁交通网络安全、高效地运行,提高地铁网络的抗攻击能力,根据复杂网络基本理论,从乘客出行延误时间、需求未满足乘客数量2个方面研究连边和站点的重要性,进而构建网络服务效率评价指标体系,以评价整个地铁网络的脆弱性。以上海地铁网为例,借助Matlab模拟不同攻击方式下的网络服务效率。结果表明,站点和连边的重要性随着网络中其他连边或站点的失效而发生变化;站点的脆弱性受其地理位置、运送旅客数量及可换乘性的综合影响;上海地铁网对连续重要性攻击表现出最大的脆弱性。     

新疆铁路规划环境影响评价的研究

新疆铁路规划环境影响评价走在全路和新疆规划环评工作的前列,无成熟经验可借鉴,本文针对新疆铁路网规划特点,遵照相关法律法规、强制性标准、规定、规范,提出新疆铁路网规划环境影响评价意义、方法、评价内容以及结论建议。该研究对"十二五"新疆铁路网建设和新疆铁路环评工作起到积极的促进作用,对今后新疆铁路规划的实施及环境保护有明确的指导意义。     

鱼骨式航路网络建模及抗毁性分析

为保障航空器航路飞行安全,提高恶劣天气、军事活动等事件发生时航路运行效率,针对单条完整航路及进出此航路的航线段,基于复杂网络理论建立鱼骨式有向加权航路网络模型;建立度、加权度、介数等抗毁性攻击的去点指标,分析指标特性及在蓄意去点攻击和随机去点攻击条件下航路网络抗毁性;以中国A593航路为例,进行实例验证。结果表明:鱼骨式有向加权航路网络负向匹配;航路网络对基于度、加权度、介数等的蓄意去点攻击的抗毁性低于其对随机去点攻击的抗毁性。     

铁路低碳技术革新实施路径研究

国家碳达峰碳中和战略及有关政策文件对铁路绿色低碳发展提出了新要求,铁路节能低碳技术创新已经成为推动铁路碳达峰碳中和目标实施的重要推动力。通过对我国铁路目前碳排放及节能低碳技术应用现状的调研分析,结合国家及有关部委对铁路碳达峰碳中和工作提出的要求,从提升运输组织效率,强化铁路牵引节能技术创新,打造绿色零碳车站,提高铁路清洁能源利用比例,推动铁路网、能源网、信息网“三网”融合,强化铁路碳中和前沿技术布局等方面提出我国铁路碳达峰碳中和技术革新的重点实施路径。     

核应急双层指挥网络鲁棒性研究

核事故应急指挥网络是核事故发生后做好应急工作的重要保障。构建了核应急双层指挥网络,基于级联失效模型,仿真分析不同攻击强度下,决策层攻击、行动层攻击和混合攻击下网路的级联失效规模。对比分析不同网络结构级联失效规模变化情况,为提高网络鲁棒性提供参考。     

原油集输联合站故障树分析研究

采用故障树分析法对原油集输联合站生产工艺流程和危险危害因素进行分析,确定原油集输联合站的故障树因素表,以该站故障为顶上事件,以火灾爆炸、介质泄漏、其他危险作为故障树的中间事件,建立联合站故障树。通过定性定量分析,求取联合站故障树的最小割集为77组,进而确定故障树顶事件的事故发生概率为5.68×10-3和底事件结构重要度,得出影响集输联合站安全性的重要因素为通风不良、储罐密封不良、液体腐蚀、盘管穿孔和人员误操作等。因而提出加强原油集输联合站安全监察和监控措施,及时地发现和处理故障,以提高联合站运行安全可靠性和生产效率。     

考虑网络韧性的城市轨道交通故障恢复研究

为提升城市轨道交通的可靠性,提出一种基于区间修复的城市轨道交通故障恢复策略;以网络平均效率度量网络韧性性能函数,按不同折返区段分段处理失效线路,构建以网络韧性损失和恢复总时长最小为目标的城市轨道交通故障恢复模型,设计NSGA-Ⅱ算法求解模型;并以成都地铁网络为例,探讨环线失效和放射线失效2种场景下列车运行交路调整对网络恢复决策及网络恢复性能的影响。结果表明：提出的故障恢复方法能有效避免站点修复完成后仍需长时间等待其他站点修复完成才能接入线网运营的情况,考虑列车运行交路调整恢复方案的韧性损失比不考虑运行交路调整时减少28.3%;是否考虑列车运行交路调整对网络环线线路的故障恢复决策影响较大,对外围放射区域线路的故障恢复决策影响较小。     

新一代铁路移动通信网络服务质量体系研究

网络服务质量(QoS)是铁路移动通信网络规划建设、运用维护的重要度量标准之一,新一代铁路移动通信网络需要构建与其技术特点、不断发展的业务需求相适应的QoS体系,因此,归纳总结QoS和用户体验质量(QoE)的基本概念、影响因素和量化方法,在互联网协议(IP)承载网中讨论QoS模型和铁路业务优先级映射方法,在无线接入网和核心网中重点论述时延、可靠性等QoS参数及映射方法;同时,针对未来IP语音(VoIP)通信的应用范式,提出端到端的呼叫会话和语音质量要求。结果表明：提出的QoS关键参数和映射方法,可构建新一代铁路移动通信网络的QoS体系,从而提高网络建设、评估和维护的水平。     

光纤电力通信系统故障诊断方法及应用实践

在综合分析、比较了最新发展的光纤通信网络的4种故障诊断方法的计算复杂度、平均检测次数,结合江西省电力通信网络的具体情况的基础上,提出了一套故障诊断的改进方案。该方案将该电力通信网络简化为一个有向图,并考虑电力通信网络的单故障边失效和单故障节点失效两种情形。基于该电力通信的网络拓扑分析、权衡故障诊断时间及故障诊断精确度表明,边概率失效的故障诊断方法适用于单故障边失效情形,而对于单故障节点失效情形,基于图论的系统模型、网络模型以及改进的反向检测模型的性能相当。该方案将对提高江西省电力通信网络系统的诊断效率以及可靠性具有借鉴和参考作用。     

基于ISM和网络计划的口岸站流程脆弱度分析

为解决铁路国境口岸站流程中由于运作能力、运作方式导致的口岸瓶颈问题,应用解释结构模型(Interpretation Structure Model, ISM)和基于广义三角模糊数(Generalized Triangular Fuzzy Number, GTFN)的网络计划相结合的方法识别脆弱作业环节,并通过流程仿真进行了验证。首先,梳理铁路国境口岸站进口作业流程,构建进口作业流程的网络计划图,考虑作业时间统计的模糊性,使用GTFN表示流程时间,并基于信息向量的比较确定关键路径。然后,通过作业时间的比较,对关键节点进行排序,得到关键脆弱度,并结合ISM确定关键作业环节的层次,得到层次脆弱度,修正关键环节的综合脆弱度排序。最后,利用仿真技术定向攻击识别出的关键节点,根据攻击后流程输出数据变化,分析流程仿真的脆弱度。结果表明：ISM和基于GTFN的网络计划相结合的方法识别出了集装箱集结、审核报关单等脆弱环节;仿真结果与上述结果基本一致,验证了方法的可行性。     

考虑攻击特征与负载偏好的多式联运网络风险传播研究

提出了改进渗流理论,用于对多式联运网络的风险规律进行探究.从现实情况出发对渗流理论进行改进,使此理论可应用于运输网络的风险问题探究中,具有一定的实践价值.以中国某地区为例进行案例分析,考虑在不同的攻击特征和负载偏好下对多式联运网络中的风险规律进行计算.结果表明:随攻击规模和强度增大,多式联运网络的风险传播越来越快、越来越广;负载偏好的存在使得网络在遭遇故障时风险传播更明显.