基于级联失效的管制扇区网络韧性评估

为减轻管制空域因遭受极端天气、设备故障等特殊事件而出现的大面积失效对航班的影响，研究了不同事件中，不同恢复策略对管制空域韧性的改变。通过复杂网络理论对管制空域进行建模，结合级联失效理论的负载-容量模型与公共交通领域的韧性评价指标，提出一种适用于评价扇区网络的级联失效-恢复过程。依据节点的特征参数设定扳机节点并触发级联失效过程，对扇区网络分别以度优先和介数优先2种策略进行恢复模拟。以西南地区的管制扇区为研究对象展开仿真试验，结果显示：在面对中心扇区失效时，度优先恢复策略下的容量损失更小，效率损失更低；繁忙扇区失效时，2种恢复策略各有优劣。扇区网络采取度优先的恢复策略有更好的韧性。     

城市轨道交通运行风险演化网络动态仿真研究

为探究轨道交通事故中的重要风险类别，从风险演化角度出发，根据172起轨道交通运行事故，梳理出354条风险演化链，总结出35个风险因子，在此基础上基于复杂网络分析方法构建城市轨道交通运行静态风险演化网络。根据网络拓扑特征识别网络中高影响力的风险节点，并利用蓄意攻击失效的原理从单个节点失效与节点连续失效角度进行动态仿真，以探究风险对整个网络的影响程度。结果表明：静态风险演化网络属于复杂网络；列车脱轨、列车停运/延误、列车其他设施故障、暴力恐怖袭击事件、滞留、火灾和人员伤亡在网络中具备较高地位，属于轨道交通运行静态风险网络的中心节点；列车停运/延误、制动故障、列车其他设施故障和火灾节点的失效对轨道交通运行具有突出影响，当制动故障、列车其他设施故障均失效后，即连续失效节点数为2时，风险网络的网络连通度出现拐点。研究确定了影响轨道交通运行的关键风险，分析结果可为城市轨道交通运行安全管理及事故演化控制提供参考依据。     

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...     

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%。     

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。     

城市道路交通网络级联失效的灾害蔓延动力学模型

城市道路交通网络中个别节点的失效,可能引发大规模的交通瘫痪。为描述这种级联失效行为,考虑节点的自修复功能和灾害蔓延机制,基于复杂网络的蔓延动力学理论构建了城市道路交通网络灾害蔓延动力学模型。利用灾害蔓延动力学模型分析了城市道路交通网络节点失效与节点连接强度、节点度及自修复因子的相关性。结果表明,节点自修复能力和延迟时间因子对灾害蔓延有重要影响,所建立的模型能有效模拟城市道路交通网络的灾害演化动力学行为。     

地铁运营突发事件应急响应模式的马尔科夫链分析

为研究城市轨道交通网络化运营线路的风险传导规律和耦合关系,构建基于随机Petri网的同构马尔科夫链模型。通过模型分析突发事件应急响应模式中线路之间的相互影响,以及各线路启动突发事件应急响应模式对整个系统稳态的影响。结果表明,用该模型可从数学上研究城市轨道交通运营线路之间的传导规律和耦合关系,找出影响整个应急指挥系统效率的关键因素,最终提高地铁应对突发事件的能力。     

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。     

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。     

城市轨道交通突发大客流协同应急决策研究

为研究城市轨道交通突发大客流下的客流控制应急决策的制定与调整,对城市轨道交通客流特征进行分析,将协同矩阵与多目标规划理论运用到突发大客流下多车站协同客流控制应急决策研究中。在协同车站间路网拓扑结构的基础上,提出分别考虑各车站协同与不协同、协同车站加入或退出、协同车站评价标准变化等情况下,初始应急决策的制定与动态方案调整方法。研究结果表明:使用该方法能够表达城市轨道交通车站间协同作业的各种状态,实现突发客流冲击情况下的路网多车站动态协同应急决策的制定与动态调整,可为城市轨道交通网络化协同作业理论与方法的研究提供参考。     

武汉市轨道交通线网应急救援站选址研究

城市轨道交通线网对城市的发展起着重要作用,针对城市轨道交通网络化运营以及突发事件的相关特点,结合复杂网络的相关理论,利用Pajek软件进行网络中心性分析,同时考虑到空间、成本、救援3个约束条件,建立“P-中心应急救援站选址模型”,使轨道交通线网中最大应急救援距离最小,同时防护到网络中所有的需求站点;利用遗传算法进行编程计算和模型求解,以得到最优结果;以武汉市轨道交通线网为例进行应急救援站选址研究,得到12个应急救援站的最佳布置方案,最后通过线网脆弱性对比分析验证了该方案的脆弱性最小,说明选址方案可靠。     

突发事件对城市轨道交通网络的影响研究——以北京市为例

为降低突发事件对城市轨道交通网络可能产生的负面效应,增强轨道交通站点的突发应变能力,以北京市为例,研究站点的突发停运事件对轨道交通网络产生的影响。基于复杂网络理论,运用空间L法构建北京市轨道交通网络模型,并结合站点的等级性-协同性特征,探讨不同类型的站点停运对轨道交通网络完整性和便捷度的影响。结果表明:等级性低的站点以及放射状线路中等级性高的站点停运对北京市轨道交通网络完整性的破坏较大,等级性高协同性强的站点停运对网络便捷度的影响较为突出。建议在北京市轨道交通的运营管理中,加强对关键站点的维护和管控。     

基于ANP和改进TOPSIS的城轨网络应急能力决策优化

应急能力决策优化是城市轨道交通网络应急管理中的关键问题。从防御、预警、救援和恢复4个方面,针对网络化运营组织的特点,系统分析城轨网络应急能力的影响因素,并利用网络层次分析法(ANP),建立影响因素间的关联关系,通过构建超矩阵,利用超级决策软件(SD)计算得到考虑关联关系的各影响因素客观权重。其次,将各因素客观权重加入逼近理想解排序法(TOPSIS)模型中,通过计算城轨网络中各线路的相对贴近度,构建城轨网络应急能力决策优化模型。结合具体算例指出城轨网络应急能力的关键影响因素,以及在应急能力方面存在的问题,并提出决策优化建议。     

基于随机Petri网的城市轨道交通应急系统安全性能分析

为分析城市轨道交通应急系统安全性能,采用随机Petri网理论,考虑运营生产、治安消防和自然灾害3类应急预案,构建城市轨道交通应急系统的随机Petri网模型,并基于模型的马尔科夫链得到系统处于各种状态时的稳态概率表达式,通过改变各个变迁的触发速率,分析系统各种状态稳态概率的变化情况。结果表明,这个模型能够体现影响城市轨道交通应急系统安全性能的各因素之间的关系,并能通过数值变化趋势反映不同事故情况下提高安全性能的关键所在,达到分析系统安全性能的目的。     

蓄意攻击下城市电力网络毁伤韧性评估

为提升蓄意攻击威胁下城市电力网络毁伤韧性评估的有效性,采用性能时程响应函数(PRF)法,结合攻防双方策略博弈模型,建立蓄意攻击下城市电力网络毁伤韧性评估方法及流程;同时,融合电力潮流分析设计新型性能PRF,使韧性评估结果更符合电力网络实际功能需求;以我国某市电力网络为例,依托策略博弈模型求解出纳什均衡状态下攻防双方策略,并评估不同恢复条件下该电力网络毁伤韧性。研究结果表明:纳什均衡策略为攻防双方最有可能采取的攻击和防护策略,城市电力网络的毁伤韧性受恢复资源和恢复预算2个条件共同控制,恢复资源决定网络的恢复速度,恢复预算决定网络的恢复程度。     

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。     

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。     

地震灾害下城市供水网络韧性评估及优化研究

为提升城市供水网络应对地震灾害的能力,基于性能响应函数(PRF)方法,引入基础设施网络均衡理论,设计综合考虑城市供水网络物理状态和输送能力的性能时程响应函数,构建贯穿结构和功能双维度的地震灾害下城市供水网络韧性评估方法;从灾害概率、灾害后果、恢复速度、恢复程度等4个关键因素出发,提出城市供水网络网状扩张、管道延性改造、...     

基于复杂网络和熵的城轨路网运营安全评价模型

针对城市轨道交通的特点以及现有城市轨道交通运营安全评价研究现状,从人、机、环、管4个方面分析影响城市轨道交通路网安全运营的要素及其相互作用关系.在此基础上,基于复杂网络理论构建一个能够描述安全要素耦合作用关系的城市轨道交通路网运营安全层次化网络模型,通过对模型的形式化描述及统计参数分析,采用自底向上、微观和宏观相结合的...     

城市轨道交通钢-混结合梁桥噪声特性试验研究

针对某城市轨道交通项目高架线钢-混结合梁桥噪声问题,开展了城市轨道交通高架线钢-混结合梁桥列车运行辐射噪声特性的试验研究。试验结果表明：从列车通过期间声级水平看,所有测点噪声值均高于背景噪声,受桥梁结构噪声的影响,声屏障措施无法达到理想的降噪效果;从辐射噪声的频谱看,钢-混结合梁桥列车运行噪声的低频噪声显著增加,其中50～100 Hz频带范围内声压级最高为70.4～88.4 d B,能量占比96.9%,低频噪声为列车通过期间主要辐射噪声,中高频噪声相对较小,列车运行振动激发桥梁振动产生的结构噪声为主要噪声源。