城市地铁网络脆弱性对比分析

为保证地铁网络的安全运行,降低突发事件后果的严重性,从事故后能相互到达的站点数、破坏站点会对整条线路带来的影响2个角度,构建地铁网络脆弱性评价模型。运用Matlab仿真模拟破坏性事件的攻击过程,结合5种地铁网络类型,通过与已有研究结果对比,分析不同评价方法和网络类型下地铁网络脆弱性的差异。研究表明:某个站点的失效对整条线路造成影响,进而影响整个地铁网络的脆弱性;地铁网络对于节点介数的蓄意攻击有较大脆弱性;不同的地铁网络结构类型对攻击表现出不同的脆弱性。     

基于ANP的地铁站点网络脆弱性评价

为准确判定地铁网络中各个站点的安全现状,建立基于网络层次分析法(ANP)的网络脆弱性评价模型。首先,从内部因素、外部因素以及通道因素3个维度分析网络脆弱性的内涵,并依据复杂网络理论,选取11个评价指标,构建地铁站点的网络脆弱性评价体系。其次,基于ANP法确定各层指标的权重,建立评价模型。最后,以北京地铁系统为例,对其11项指标数据进行归一化处理,依据该模型评定各个站点的网络脆弱性。计算结果表明,北京地铁网络整体安全状态良好,国贸站和七里庄站是脆弱性最高的站点。     

关联站点协同攻击下轨道交通网络脆弱性研究

为探究轨道交通网络多个关联站点受到蓄意攻击后网络的脆弱性以及不同攻击下影响的差异，量测分析多站点之间的关联性，给出关联站点协同攻击下轨道交通网络脆弱性量化方法，提出以脆弱性最大化为目标的攻击模型，通过免疫算法求解模型，得到最优攻击策略，并以上海市地铁网络为例，研究多站点协同攻击下轨道交通网络脆弱性。结果表明：多站点蓄意攻击下轨道交通网络脆弱性不仅取决于每个站点的重要程度，还取决于不同站点之间的关联性，尤其是空间位置关联性和乘客出行关联性。位于不同线路且客流量较大的多个换乘站点受到协同攻击下轨道交通网络脆弱性最高，占网络站点总数3.56%的多个站点同时受到攻击后，轨道交通网络性能损失最高可达63.61%。     

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。     

基于脆弱性的地铁网络事故蔓延模型构建研究

为了解决地铁系统事故中应急方案的合理制定问题,针对网络化条件下的事故蔓延机理进行研究。首先,通过对脆弱性进行内涵分析,明确脆弱性概念在安全管理和安全评价中的特点,阐明脆弱性作为事故蔓延扩散特征参数的合理性;其次,以脆弱性为依托,分析地铁事故沿网络拓扑的蔓延机理并据此构建地铁网络事故蔓延引力模型;最后,以北京地铁为例对建立的模型进行测算,验证模型的有效性。结果表明:西直门发生事故时,车公庄、新街口、积水潭和平安里是4个一级应急响应站点。     

公交接驳场景下轨道交通网络脆弱性研究

为准确地评估突发事件下轨道交通网络的脆弱性,提高网络抵抗风险的能力,在轨道交通拓扑脆弱性研究的基础上,考虑网络中实际的客流以及站点失效情景下公交对客流的接驳作用,基于用户的平均出行时间损失构建脆弱性评估模型,以上海市地铁网络为例,识别出网络中的关键站点,同时,分析不同公交接驳效率对轨道交通网络脆弱性的影响。研究结果表明:在公交接驳场景下,轨道交通网络中时间加权度和客流介数中心性较高的站点一旦失效,对用户造成的平均出行时间损失较大;此外,公交接驳效率越高,轨道交通网络的脆弱性越低,当公交接驳效率高于0.4时,对用户造成的平均出行时间损失可降低到5%以下。     

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。     

基于多重影响力的公共交通网络中地铁车站脆弱性评价

为全面衡量地铁车站的脆弱性水平,构建了兼顾自身脆弱性和所受影响的综合脆弱性评价模型。首先,从暴露性、敏感性和适应性3个特征要素出发,辨识客流扰动下地铁车站脆弱性的影响因素,并构建自身脆弱性评价模型;然后,引入多重影响力模型分析公共交通网络中节点脆弱性之间的影响关系,构建综合脆弱性评价模型;最后,利用该模型分析北京市典型车站的脆弱性。结果表明,西直门、东直门、国贸和西二旗站的自身脆弱度为0.309 7、0.684 5、0.331 9和0.709 0,而综合脆弱度为0.095 1、0.154 1、0.340 7和0.073 0。具有最高自身脆弱度和综合脆弱度的车站分别为西二旗站和国贸站。综合评价模型的计算结果兼顾了网络中其他车站对待评估车站的影响,较自身评价模型更具合理性。该模型不仅能够识别自身抵御能力较为薄弱的站点,还能把握脆弱性在网络中的传递和演变路径,为制定客流引导和控制方案提供了依据。     

地铁车站火灾疏散瓶颈问题及疏散策略探讨

正城市地铁站点常位于地下空间,依靠通风系统与外界环境相连通,环境相对密闭。上下班高峰期、节假日等场合,地铁站点人口高度密集。乘客数量的增加导致场所安全隐患风险的增加。站点区域内设施设备的故障及固有风险和人员作业的风险都有可能增加危险隐患的触发概率。从国内外地铁事故案例来看,火灾的发生对站点内乘客及工作人员的危害较大。许多研究也针对这一问题进行了火灾危害物的数值模拟分析,在此基础上规划设计疏散路线等。     

基于动态可靠性评价的区域铁路网规划优化:以成渝城市群为例

为保障区域铁路运输的安全性,提升铁路网系统灾时应急响应水平,运用复杂网络理论,以成渝城市群为例,构建无向无权铁路物理网和无向加权铁路车流网2种模型,选取最大连通子图的相对大小、网络鲁棒性、网络全局效率指标,从节点故障和边故障2个方面评价铁路网动态可靠性,并提出铁路网安全运营规划优化建议。研究表明:成渝城市群铁路网面对随机攻击具有鲁棒性,面对选择攻击具有脆弱性;网络故障条件下攻击的方式不同,网络的连通性能和信息传递效率分异显著;重庆北站、重庆站、成都东站、成都站、合川站、达州站,成都站-彭山站、新津站-新津南站、新津南站-彭山北站为影响网络可靠性的关键核心站点和路段。     

大客流下城市轨道交通站点韧性评估及划分

为量化并提升城市轨道交通站点在大客流下的运营服务水平,以韧性为指标评估并划分了站点应对大客流的能力。首先,通过分析站点的3类乘客出行流线,考虑乘客在站点出行的便利性,提出了基于乘客在站出行时间的站点运营服务水平评价指标;接着,结合韧性三角理论,构建基于站点剩余运营服务水平的韧性指标评估,并运用模糊聚类分析法实现了站点韧性评估结果的划分;最后,评估了成都地铁各站点在早高峰大客流下的韧性。结果表明：早高峰期间站点的运营服务水平随时间呈3类变化趋势,分别对应于3类客流量分布;站点韧性与客流量及平均延误次数有关,1号线的站点因其客流量最大而拥有最差的韧性;聚类中心数的增加将加剧各类站点的重叠程度,成都地铁站点的韧性处于较低水平,着重关注1、2号线站点的运营有利于提升系统应对大客流的能力。     

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。     

地铁恐怖袭击下乘客疏散交通方式调查研究

为科学地认识地铁恐怖袭击事件下乘客疏散方式决策行为,基于随机抽样调查,采集乘客疏散交通方式选择意向数据,揭示不同地铁恐怖袭击场景下乘客心理特征及疏散交通方式选择行为差异。结果表明:地铁恐怖袭击事件引发乘客恐慌,恐慌程度与性别、年龄、文化程度、月收入、是否接受恐袭安全教育和通勤距离6个因素显著相关;除常规的行程时间、出行费用等因素外,安全性是乘客进行疏散交通方式选择的首要因素;在恐怖袭击事件导致地铁网络重要站点关闭情况下,仍有部分乘客选择地铁作为疏散交通方式,且选择比例随出行距离增加而增加;恐怖袭击事件的攻击方式影响乘客疏散交通方式选择,爆炸恐怖袭击下地面公交客流分担率高于其他方式,而持刀伤人事件下地铁客流分担率最高。     

地铁不同人群疏散行为特征调查问卷研究

近年来我国地铁安全事故频发,地铁安全工作的特殊性和脆弱性日益突出。地铁作为人员密集场所,一旦发生突发事故,乘客的疏散行为难以控制,造成疏散极度困难。因此,如何在突发事件下合理快速的组织地铁乘客疏散至安全区域,是地铁运营部门急需解决的重大问题。合理有效的应急疏散方案首先需要了解乘客的疏散行为特征,例如,乘客疏散时的路径选择、对安全知识的了解以及疏散行为和心理特性等。利用调查问卷的方法对地铁突发事件下不同人群的安全意识及疏散行为特性进行初步的调查分析研究,以供地铁人员疏散研究和制定合理有效的应急疏散方案参考。     

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。     

基于投影寻踪的地铁车站工程暴雨内涝脆弱性评价

为科学评价地铁车站工程暴雨内涝脆弱性,增强暴雨内涝灾害的预防和应急能力,减少人员伤害和财产损失,首先,基于压力-状态-响应(PSR)模型,全面识别地铁车站工程暴雨内涝脆弱性影响因子,并据此构建评价指标体系;然后,将投影寻踪方法、粒子群算法等方法相结合,构建地铁车站工程暴雨内涝脆弱性评价方法;最后,选取成都地铁11号线的所有车站工程进行实证分析。研究表明:不良周边环境要素、挡水墙高度以及救援物资储备情况对地铁车站工程暴雨内涝脆弱性影响显著,应予以重点关注;适应性是其脆弱性的关键构成要素;实证分析结果与2018年汛期内各车站工程受灾情况基本一致。     

大客流下的地铁应急疏散管理

正伴随着地铁的不断发展,地铁线路客流量不断攀升,线路负荷强度不断增大,加大了地铁运营风险管理的难度,尤其是大客流下地铁乘客的应急疏散工作面临严峻的挑战。由于地铁站点大多属于地下受限空间,客流大、人员集中,一旦遇到突发的事故,如果处理不及时,在客流疏散过程中极易引发二次事故,造成极为严重的人员及财产损失,因此要避免地铁事故导致的重大伤亡,既要全力以赴杜绝大客流等风险因素的发生,又要防患于未然,全力提升地铁事故中乘客应急疏散的效率。     

地铁系统脆弱性的建模与分析

为了揭示地铁系统脆弱性的内涵,提高地铁运营安全性与可靠性。基于工程系统脆弱性和网络拓扑脆弱性理论,采用系统建模与分析的方法,建立了地铁系统脆弱性的脆弱链模型,进行了基于功能和界面关系的脆弱性分析。结果表明:脆弱性是地铁系统的固有隐藏属性,以功能和界面关系为载体,以易感性和易损性为外部表现,并在网络化运营条件体现出分布集中性和影响扩散性;地铁系统脆弱性的脆弱链模型由脆弱源、脆弱性关联和脆弱点构成,干扰通过脆弱链实现了易感性行为向易损性后果的转化,脆弱源的易感性能、脆弱点的易损性能和脆弱性关联性能是决定上述转化过程的根本要素;地铁系统的脆弱性程度与子系统间的依赖程度和界面耦合难度正相关。     

面向行为触点的地铁空间疫情传播风险模型研究

为准确辨识地铁空间疫情防控的关键节点,构建了一种基于PageRank算法的地铁空间疫情传播风险模型.通过划分地铁空间与乘客行为样态,以乘客通行行为触点为节点,以乘客行为为边,构建了地铁空间乘客行为轨迹网络;分析初始时刻乘客运动到某空间节点(行为触点)的概率,通过迭代法计算概率的收敛值,即为该空间节点的PageRank值;通过各空间节点PageRank值的排序,划分地铁空间疫情传播风险等级.以汉口火车站地铁站为例进行疫情传播风险分析,结果表明,楼梯、扶梯、站台换乘等空间节点的疫情传染风险较高,站台等待、购票等空间节点的疫情传染风险一般,入站厅、出站厅、安检口、检票口等空间节点的疫情传染风险较低.     

基于结构方程模型的地铁乘客安全行为影响因素分析

为了研究地铁乘客安全行为的影响因素,通过对北京、上海、广州、深圳等城市的地铁乘客的多项安全指标的抽样调查,建立了关于乘客安全行为的结构方程模型,研究了影响地铁乘客安全行为的主要因素。结果表明:良好的地铁安全氛围能有效提高乘客的安全知识水平、安全动机、安全心理水平、安全参与行为水平;安全参与行为水平同时受到乘客安全知识水平和乘客接受安全培训状况的影响,其中,乘客安全知识水平的高低取决于乘客接受安全培训状况;安全服从行为则与安全动机存在较强的正相关关系;乘客的安全心理水平只跟地铁安全氛围有关,安全氛围越好,乘客安全心理水平越高,安全知识作为中介变量同时影响着安全氛围与安全参与行为、安全培训与安全参与行为、安全氛围与安全动机以及安全培训与安全动机之间的关系,提高乘客安全知识水平是提高乘客安全行为水平的重要途径。