基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的城市軌道線網(wǎng)可靠性研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的城市軌道線網(wǎng)可靠性研究I n v e s t i g a t i n gR e l i a b i l i t y o fU r b a nR a i l T r a n s i t N e t w o r k s b yM e a n s o f C o m p l e x N e t w o r k T h e o r y作者姓名： 鄞蘭蘭學(xué)科、 專業(yè)： 窒道運獫拯型皇笪理學(xué) 號： 2 1 0 0 6

2、2 3 6指導(dǎo)教師： 蔓題墾熬握完成日期： 壟Q ! 蘭生墨旦壘旦大連理工大學(xué)D a l i a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y火連理I ：人學(xué)碩十學(xué)位論文摘 要隨著我國大中城市近些年出行需求的快速增長，為緩解由此帶來的同益嚴重的交通擁堵問題，各大中城市越來越重視公共交通系統(tǒng)的規(guī)劃和建設(shè)；而城市軌道交通系統(tǒng)由于具有運量人、速度高、安全町靠、準點舒適等優(yōu)點，規(guī)劃和建設(shè)城市軌道公交

3、線網(wǎng)成為發(fā)展公共交通的一大趨勢。與此同時，在R 益復(fù)雜的社會環(huán)境( 如人為惡意破壞) 和偶發(fā)自然災(zāi)害( 如洪水、地震等) 不可避免的影響下，城市軌道交通系統(tǒng)的安全性、可靠性也成了各相關(guān)部門關(guān)注的焦點之一。本論文的選題正是基于這樣一個現(xiàn)實。近些年，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論( 或稱網(wǎng)絡(luò)科學(xué)) 的研究取得了重大突破；而基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論來研究城市軌道線網(wǎng)的可靠性，對于傳統(tǒng)的軌道交通系統(tǒng)相關(guān)研究來說是一個重大突破。傳統(tǒng)的方法主要是從客運量、客運周轉(zhuǎn)量、平均運

4、距等方面來評價城市軌道交通系統(tǒng)的優(yōu)劣，這里所缺失的是對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的評價，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣直接影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行效率、安全和可靠性等。本論文從網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的角度出發(fā)，研究城市軌道線網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、進而探索這些結(jié)果所揭示的與可靠性相關(guān)的問題，并給出了一系列評價指標，這包括最大連通予圖的相對大小以及網(wǎng)絡(luò)效率、節(jié)點重要度等。本論文分析了這些指標對于城市軌道線網(wǎng)改擴建規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)安全及可靠性改善等的現(xiàn)實意義。在此基礎(chǔ)上，本論文應(yīng)用前面提出的方法分析了深圳市軌道

5、線網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性。首先計算了深圳市規(guī)劃的不同階段( 2 0 1 1 年、2 0 1 6 年和2 0 3 0 年) 軌道線網(wǎng)的特性指標，并進行對比分析：發(fā)現(xiàn)規(guī)劃的2 0 3 0 年城市軌道線網(wǎng)的連通性有待提高。繼而進行網(wǎng)絡(luò)的可靠性評價：假定兩類惡意攻擊行為一隨機性攻擊和蓄意性攻擊發(fā)生時，根據(jù)線網(wǎng)系統(tǒng)可能遭受的破壞計算線網(wǎng)可靠性指標的變化；通過研究這些變化，本論文發(fā)現(xiàn)深圳市軌道線網(wǎng)表現(xiàn)出明顯的無標度網(wǎng)絡(luò)特性，即對隨機性攻擊表現(xiàn)出較強的魯棒性

6、，而對蓄意性攻擊則表現(xiàn)出脆弱性。由于城市軌道交通系統(tǒng)是城市公共交通的一個子系統(tǒng)，其n J ‘靠性是與地面公交網(wǎng)絡(luò)息息相關(guān)的。因此，本論文接著研究了常規(guī)公交系統(tǒng)對城市軌道線網(wǎng)系統(tǒng)可靠性的影響，發(fā)現(xiàn)常規(guī)公交以其建設(shè)費用小、靈活性強的優(yōu)勢彌補了城市軌道線網(wǎng)所存在的不足，對其網(wǎng)絡(luò)特性有補充和提升作用。最后以一個簡易網(wǎng)絡(luò)為例介紹了考慮出行需求時網(wǎng)絡(luò)可靠性的計算方法，并且用刪除法對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的重要性進行排序。本研究試圖為城市軌道公交線網(wǎng)系統(tǒng)的口J -