突發(fā)中斷下城市地鐵網(wǎng)絡脆弱性研究.pdf

1、地鐵已日益成為城市交通系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)，中國許多城市也陸續(xù)迎來了地鐵的網(wǎng)絡化。然而，城市地鐵系統(tǒng)是一個相對封閉的系統(tǒng)，由于修建成本高、改造難度大，線網(wǎng)修建完成后很難做大規(guī)模的變動。中國城市人口眾多，乘坐地鐵客流日趨增大，隨著設備的使用、老化、故障，自然災害，人為失誤，社會不安定因素等在網(wǎng)絡中交叉、聚集和擴散，這些不安定因素對地鐵系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運營帶來干擾，重大事故頻發(fā)，社會影響巨大。因此，研究突發(fā)中斷下城市地鐵網(wǎng)絡的脆弱性，找出其薄弱環(huán)

2、節(jié)并加以保護，對于保障地鐵運營的穩(wěn)定性和出行者的安全至關重要，并將促進整個地鐵網(wǎng)絡的安全、穩(wěn)定和快速發(fā)展。
　　首先，總結相關文獻，對突發(fā)中斷情況進行了介紹，分析它對地鐵產(chǎn)生的影響;結合相關文獻中脆弱性的定義，給出本文的脆弱性定義，并對脆弱性研究方法進行了介紹。
　　介紹了復雜網(wǎng)絡理論及其特征參數(shù)，采用Space L法構建地鐵網(wǎng)絡模型，提出了6種中斷策略:①單個節(jié)點分別中斷，②最大度數(shù)節(jié)點中斷，③最大介數(shù)節(jié)點中斷，④節(jié)點隨機

3、中斷，⑤單個區(qū)間分別中斷，⑥區(qū)間隨機中斷。通過網(wǎng)絡平均連通效率和最大連通子圖的相對大小兩個指標來分析網(wǎng)絡的結構脆弱性，比較每個站點和區(qū)間的結構脆弱性，識別出關鍵站點和區(qū)間。并以2013年北京地鐵線網(wǎng)為例進行了實例分析。
　　再次，本文對地鐵的社會功能脆弱性進行了分析，以廣義出行總成本的增加來描述車站或區(qū)間中斷后網(wǎng)絡服務能力的降低，建立了社會功能脆弱性評估模型。然后基于考慮擁擠的軌道交通客流分配模型，建立了時間成本運輸網(wǎng)絡，乘客的路

4、徑選擇模型、廣義出行費用模型以及SUE客流分配模型，并選擇了合適的算法來求解乘客的廣義出行總成本，用算例驗證了模型的可行性。
　　最后，針對地鐵網(wǎng)絡的脆弱性，從拓撲結構和社會功能兩個方面來探討脆弱性的優(yōu)化策略，提出了相應的改進措施。在拓撲結構方面，分析了三種典型網(wǎng)絡的基本特征和脆弱性和無標度網(wǎng)絡構建模型中參數(shù)對網(wǎng)絡魯棒性的影響，提出了規(guī)劃階段地鐵網(wǎng)絡的最優(yōu)構建方法;對于現(xiàn)有網(wǎng)絡的擴建，提出了一種方法來降低網(wǎng)絡的脆弱性，并用算例對方