基于节点状态的中南地区民航网络级联失效

随着中国各类突发事件的频繁发生,为保障民航交通网络的安全运营,使民航网络在不断动态演化过程中保持较强的网络抗毁能力,通过复杂网络理论构建民航网络级联失效模型,该模型根据级联失效现象下民航网络节点的变化情况,构建了一种基于节点状态的民航网络容量-负载级联失效模型,模型中的网络节点包含"正常-失效-暂停"三种状态.以中南地区民航网络为例进行了实证分析.结果 表明:改进后的民航网络级联失效模型能更为准确地仿真网络级联失效过程;网络在选择性攻击下所呈现的鲁棒性较差.针对仿真结果分析,对于民航网络优化时,应该重视提升网络关键节点的鲁棒性,可有效提升网络的安全运行.     

基于分布式流的复杂网络上边级联失效

考虑现实网络中流的分布式传输方式和边的负载-容量关系,提出了一个带有可调权重参数的边级联失效模型.依据新的度量网络鲁棒性指标,探讨了两种典型复杂网络由蓄意边攻击而引发的级联失效行为.仿真结果表明,存在最优参数值使得网络达到最强抵制边级联失效的鲁棒性,能够显著降低灾害动力学发生的可能性.而且,网络的拓扑结构和平均度均对网络鲁棒性产生了影响。     

边定向方法对随机网络抵制级联故障鲁棒性的影响

针对复杂网络抵制级联故障的鲁棒性问题,考虑节点权重和边的方向,通过扩展经典的全局介数方法定义节点负载,提出了新的随机网络级联故障模型.应用三种边方向确定策略,在具有单向边和双向边的随机网络上探讨了级联故障行为,分析了全局负载分布机制下定向边对网络抵制级联攻击鲁棒性的影响.仿真结果表明,对于随机网络,所使用的边定向方法均可以使得网络更加鲁棒.但是,不同的边方向确定策略和单向边比例对随机网络抵制级联故障鲁棒性的优化效果影响不大.     

城市轨道交通网络的级联失效研究

应用复杂网络理论,构建城市轨道交通网络的级联失效模型,考虑点和边的混合动态模型,对蓄意破坏和随机失效两种情况进行分析,得出相同边承载能力条件下蓄意破坏对网络的传输效率影响最大,以及不同边承载能力对网络的运输效率具有很大影响,这有助于把握真实网络的动力学特征,对提高整个网络的可靠性具有很重要的意义。     

欠载级联失效对网络抗毁性的影响——以生鲜农产品供应链网络为例

为探究“断链”引发的欠载级联失效对生鲜农产品供应链网络综合抗毁性的影响,本文首先在复杂网络理论基础上构建生鲜农产品供应链基础网络,随后从企业初始库存、库存容量上下限、企业欠载失效概率、企业库存分流机制、企业应急恢复措施5个方面对级联失效过程进行刻画,提出了一种综合考虑生鲜运输效率和新鲜度损耗的欠载级联失效模型。通过随机攻击和蓄意攻击两种破坏方式对网络节点和边的抗毁性进行仿真分析,结果表明：在随机攻击模式下,生鲜农产品供应链网络的边比企业节点更容易受欠载失效影响;在蓄意攻击模式下,过度中心化的合作模式反而会降低网络的节点抗毁性,但对边流通性影响不明显;存在最优的库存保障投入和风险恢复投入理论区间,且增加企业风险恢复投入更有利于提升网络的综合抗毁性。针对仿真结果分析,对于生鲜农产品供应链网络优化时,应着重从企业的风险抵抗能力和去中心化的合作模式入手,可有效提升网络的稳定性。     

灰色信息攻击下相依网络的鲁棒性

研究了双层相依网络在灰色信息攻击下的鲁棒性,讨论了在该模型上的数据包传输问题,建立了一个由节点负荷过载而引发的级联失效动态模型.通过一个可调参数来控制攻击网络节点信息的精度,随机失效和蓄意攻击是该模型的两种极端情况.分别对不同类型网络和不同耦合方式情况下的双层相依网络鲁棒性进行了研究.仿真实验发现,降低攻击信息的精度能提高网络的鲁棒性,而且攻击信息的精度存在着临界现象.     

网络故障边的权重优化分配与比例分配策略比较分析

边的故障可通过级联效应给网络带来灾难性后果.如何减弱或避免故障带来的影响成为目前研究的重点.当网络中某边出现故障后,需对故障边的边权进行分配,该文提出一种优化分配模型,模型中考虑了对点权大的节点的保护,常用的比例分配方案是优化分配模型的一个可行解.实例分析表明,采用优化分配策略有时可完全避免级联失效的发生,并指出不同的攻击策略下,易选取不同的故障边边权分配方案.     

考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性

运用复杂网络方法,构建无向加权航空网络模型,在分析其拓扑结构特性的基础上,提出一种考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性评价策略,评估在不同攻击策略下网络的鲁棒性.研究结果表明,中国航空网络可以归类为小世界网络,且度分布近似幂率分布,符合复杂网络基本特征.当网络中大部分节点(机场)或边(航线)随机失效时,中国航空网络仍可以保持连接,具有较强的鲁棒性,而在蓄意攻击下,少数节点或边失效就会导致网络迅速瘫痪,鲁棒性较弱,且加权节点介数和加权边介数攻击对网络的破坏力较强.     

基于节点重要度动态评估的复杂网络级联失效分析

级联失效前的评估和检测是预防和控制级联失效现象的关键,对充分把握整个网络系统的稳定运行至关重要。为深入探究级联失效传播过程的内在机理,提出一种考虑网络动态特性的节点重要度评估模型;在此基础上,采用一种更符合真实复杂系统的非线性容量负载模型,利用该模型进行不同攻击策略下的级联失效仿真,以网络的最大连通子图比例为测度量化网络抵御级联失效的抗毁性,仿真结果表明,节点41所在的广安市与节点55所在的重庆市,无论是在静态节点重要度评估,还是动态节点重要度评估下,均是成渝铁路网络中最关键的节点;此外,不考虑级联失效情况下,在网络的静态拓扑结构中,节点的度中心性更能代表节点的关键程度;而在动态的网络拓扑结构中,节点的介数中心性更能代表节点的重要性,与度值攻击相比,采用重要度攻击策略能以更快的速度击溃网络;考虑级联失效情况下,与其他攻击策略比较,采用重要度攻击策略时,在级联失效的作用下,仅攻击2个节点,网络便会迅速崩溃,验证了节点重要度动态评估模型的有效性;同时探讨了网络在不同模型参数下抵御级联失效的抗毁性,实验结果表明,在一定范围内提高负载系数、容量系数可以有效提高网络抵制级联失效的抗毁性;受网络拓扑结构和攻击策略的影响,需设置较大的节点容量,来预防网络的级联失效。     

城市复杂地铁网络级联失效抗毁性分析

为全面分析了解地铁网络抗毁性问题,保障地铁网络安全平稳运行。采用复杂网络级联失效理论对城市地铁网络抗毁性进行研究。以北京地铁网络为例,构建北京地铁网络级联失效模型,通过MATLAB软件实现级联失效模型的仿真运算,对比分析不同节点攻击策略北京地铁网络抗毁性。仿真结果表明:随机攻击策略对地铁网络破坏性相对较小,而面临节点重要度和介数的两种蓄意攻击策略时,地铁网络抗毁性较弱。并进一步为地铁网络建设以及运营管理提供理论支持。     

面向运营安全的城市轨道交通线网性能综合评价

为了掌握表征城市轨道系统线网性能的关键指标,给出合理的评价模型,准确获取系统运营安全状况,面向城市轨道交通系统运营安全研究了其线网性能的综合评价问题。通过对城市轨道系统历史事故进行统计分析,构建了面向车站、线路、线网三个不同层次的评价指标体系;运用三角模糊数改进的TOPSIS的评价方法,基于指标集进行综合评价;并结合实际数据,针对评价结果对城轨系统进行分析。研究结果表明：建立面向运营安全的城市轨道交通线网性能综合评价指标体系,运用改进的TOPSIS评价方法,将定性问题定量化,不仅有效反应当前的安全运营水平,而且减少了因为人的主观因素对决策结果产生的影响,提高了城市轨道交通安全评价的科学可靠程度和可信程度,为有关部门和城市轨道交通的安全管理者提供有效的决策支持。     

城市轨道交通换乘站点失效下网络脆弱性分析

城市轨道交通换乘站点失效会导致网络性能下降,使得系统表现出较高的脆弱性,换乘站点失效下网络脆弱性分析对于保障系统运营安全具有重要意义.考虑城市轨道交通网络和外部公共交通网络的耦合关系,分析换乘站点失效后的乘客广义出行费用,对乘客出行选择行为进行建模;从运营服务网络性能下降的视角,提出了网络脆弱性定量评估指标;对路网拓扑...     

城市公交网络的鲁棒性分析模型

城市公交网络的鲁棒性是考核城市公交系统性能的重要指标,对其进行分析有助于更好地提出评价和优化措施.文中基于二分图模型,构建了城市公交系统的公交原始网络模型、公交站点网络模型和公交线路网络模型,定义了城市公交网络的拓扑结构鲁棒性指标,提出了针对大规模网络的鲁棒性分析的快速算法.最后以北京市公交系统为例,对3种公交网络模型在随机攻击和蓄意攻击下的鲁棒性进行了分析.结果表明:公交网络与随机网络相比,对于随机攻击方式的鲁棒性差别不大,但是对于按度数和按介数的攻击方式的鲁棒性要差于随机网络.     

城市公交网络鲁棒性分析模型研究

城市公交网络的鲁棒性是考核城市公交系统性能的重要指标,对其分析将有助于更好地提出评价和优化措施。本文基于二分图模型,构建了城市公交系统的公交原始网络模型、公交站点网络模型和公交线路网络模型,定义了城市公交网络的拓扑结构鲁棒性指标,提出了针对大规模网络的鲁棒性分析的快速算法。最后以北京市公交系统为例,对三种公交网络模型在随机攻击和蓄意攻击下的鲁棒性进行了分析。     

成网条件下城市轨道交通车底运用问题研究

为应对城市轨道交通从单线运营进入到网络化运营的新形势,本文研究成网条件下城市轨道交通车底运用问题的优化方法,提出基于网络流模型的单车场与多车场车底运用模型。采用ILOG CPLEX 12.5结合算例对模型进行求解,并与启发式算法进行比较,得出了求解方法的高效性。结果表明本方法可为成网条件下的城市轨道交通车底运用问题提供好的决策参考依据。     

基于云模型-Markov链的城市轨道交通车站客流状态分析

在大客流条件下,城市轨道交通车站为缓解大客流的冲击,需要全面地分析和准确地预测车站客流状态,进而采取大客流组织措施.本文在明确车站结构设施设备布局的基础上,针对车站不同的设施设备进行了客流状态划分,确定了车站设施设备客流状态等级,基于此,构建了车站客流状态辨识模型,通过状态隶属关系结合马尔科夫状态转移理论分析了客流状态的动态变化情况,系统地实现了设施设备客流状态级别的判断与动态预测.通过实例分析,验证了该方法能够较准确地判别车站客流状态变化情况,为车站安全运营管理、客流控制、应急处置等方面提供决策支持,具有较强的应用价值.     

基于消错决策法的地铁车站安全态势分级

在城市轨道交通研究中,因不同车站所处区位及交通特征差异巨大,有必要针对不同等级、类别的车站进行相应的监测预警和配套设施部署,对提高地铁系统的风险防控和应急救援水平具有重要意义。利用一种消错决策方法,研究并建立了涵盖城市轨道交通运行过程中产生的动态数据的车站分级指标体系,并以南京地铁3号线为案例对29个车站进行了站点分级。结果表明,以选取的"高峰小时客流量""高峰时间不均匀系数""线网节点介数"等5个车站分级指标,将案例中全部车站动态地分为三个等级。该研究结果论证了地铁车站安全态势分级方法的有效性和可行性,可为运营单位更加科学合理地对地铁线网进行针对性监管部署提供理论及方法依据,使之具有实际操作性。     

城市轨道交通客流加权复杂网络分析

本文以上海轨道交通网络为例,使用复杂网络理论构建拓扑网络并以断面客流为权重分析了节点强度、加权最短路径等指标及其分布规律,定量计算各个站点对于蓄意攻击的脆弱性,以鉴定对网络连通度影响最大的关键站点.仿真结果表明,上海轨道交通网络节点强度服从幂律分布,网络加权平均最短路径长度较大,连通性有待提高.面对蓄意攻击时,上海火车站、曹杨路和镇坪路作为关键节点对网络效率和网络最大连通子图的影响都较大,应在运营中加强保护.