多层网络视角下地铁网络脆弱性分析

为评估车站失效对地铁网络结构和服务质量的影响以及探究多层地铁网络面对不同攻击策略下的脆弱性,考虑地铁网络中不同线路的特征差异、不同线路和换乘通道之间的异质性,选择列车区间运行时间、列车到站停车时间、乘客换乘步行时间和乘客候车等待时间作为时间边权的计算依据,从多层网络视角构建多层有向时间加权的地铁网络模型;提出层间车站和层内车站的2次负载分配机制和兼顾网络结构和功能的脆弱性综合评估指标;根据车站重要度,分别采用依次攻击单个车站和同时攻击多个车站的攻击策略来分析多层地铁网络的脆弱性,并以2021年西安市地铁网络为例进行实例分析。研究结果表明:与单层地铁网络模型相比,考虑换乘车站之间的换乘通道、不同换乘车站异质性的多层有向时间加权地铁网络模型更符合实际;在依次攻击单个车站的策略中,车站的容量调节参数a和b的最优值分别为0.3和0.8;与依次攻击单个车站的策略相比,同时攻击多个车站导致网络的脆弱性更差。