交通网络需求脆弱性分析及应用

异常事件的发生往往引起交通网络供给能力的降低,若忽略交通需求的变化,会对网络所受到影响的估计产生一定偏差.提出需求脆弱性概念,同时考虑异常事件下供给与需求的变化,以基于随机效用理论的需求组合模型和可达性指标作为脆弱性指标的基础,定量评估网络承受异常事件的能力.通过示例路网介绍了需求脆弱性指标的计算,并比较了几种方案对于降低需求脆弱性的效果,说明了需求脆弱性分析在交通规划与管理中的应用.     

截断随机出行时间下可靠网络均衡模型

针对现有随机交通网络均衡模型未考虑路径出行时间的有界性和准时到达概率对出行者路径选择行为影响的问题,基于截断随机出行时间,提出了克服其局限性的可靠网络均衡条件,该均衡条件下没有出行者可以通过单方面改变出行路径来提高准时到达概率.构建了该均衡条件的等价变分不等式(VI)模型,并证明了其等价性和解的存在性.设计了基于路径的相继平均(MSA)算法对模型求解.采用Nguyen-Dupuis网络对可靠网络均衡模型和MSA算法的有效性进行了测试.研究结果表明:该算法能够快速收敛到较高精度;与不考虑随机出行时间有界性的模型相比,网络均衡状态下的准时到达概率和流量分布均存在差异,最大路段流量相对变化值达到38.5%;增加出行时间预算和降低出行时间上界均可以有效提高起讫点间的准时到达概率.     

拓扑理论下乡村路网布局算法设计

乡村振兴背景下,乡村居民出行需求和乡村路网布局理论建设极为重要。为了提高乡村路网效率,设计基于拓扑理论的乡村路网布局算法。该方法考虑径向网络的拓扑结构,并计算了城乡交通的特征。根据特征计算结果,采用灰度相关分析方法计算了交通节点重要性指标的目标权值。结合交通节点的动态聚类结果,构建乡村道路布局规划模型,并以出行时间为目标求解该模型,完成布局规划算法的设计。结果表明,该算法在提高效率的基础上,较传统的样条法和GIS-TransCAD法,能够有效地改善城乡道路分布的平衡性和连通性。     

乡村住宅耐久性的敏感性分析方法

为满足乡村住宅向生态宜居长寿化的方向发展,乡村住宅的耐久性需要给予足够的重视。针对指标参数对乡村住宅耐久性的影响分析,基于可拓学提出了乡村住宅耐久性的评价模型与敏感性分析方法。该方法以关联度计算得到的乡村住宅耐久性评价级别和级别变量特征值为依据,分析单体乡村住宅和区域乡村住宅耐久性的敏感性指标。该方法可以依据敏感性分析对象和内容,选择不同的指标体系,且适用于单体和群体住宅耐久性的敏感性分析。最后将该敏感性分析方法应用于乡村住宅耐久性评价,阐明了该敏感性分析方法的分析过程,并给出了中国乡村住宅耐久性分布的初步规律。     

多用户类弹性需求随机用户均衡模型及其求解

随机用户均衡交通分配模型统一了随机分配和Wardrop均衡的概念,可以获得更加符合实际的交通流分配结果.但传统的随机用户均衡模型既没有考虑弹性需求,也没有考虑出行者的社会经济特性.利用路网均衡建模理论构建了多用户类弹性需求随机用户均衡交通分配模型,证明了模型解的等价性和唯一性.基于无环简单路径搜索方法,设计了模型求解算法,并进行了算例计算与分析.     

宝鸡地区自然灾害人口脆弱性评估

为减轻自然灾害对宝鸡市社会经济发展带来的经济损失和减少人员伤亡,应用主成分分析法,以陕西省宝鸡市3区9县作为研究对象,选取9个主要人口指标,确定3个主成分作为自然灾害人口脆弱性评价指标.计算出宝鸡市各区县相应的主成分得分和排名并对其人口脆弱性进行评价.结果发现:宝鸡市自然灾害的人口脆弱性受该区域人口的暴露性,敏感性及人口结构自身的缺陷等因素共同影响,其中人口总量是影响该区域自然灾害人口脆弱性的主要因素.     

基于攻击树的核电厂DCS系统信息安全脆弱性分析

随着计算机在核电仪控系统中的广泛运用,其信息安全问题受到越来越大的挑战.提出一种基于攻击树的核电仪控系统信息安全脆弱性分析方法,旨在对系统信息安全脆弱性进行量化分析.该方法首先给叶节点赋予三个不同属性,然后采用模糊层次分析法计算各攻击事件属性的权值.最后计算出叶节点、根节点及攻击路径发生概率.实际案例分析表明:计算得出的结果即给出了各节点和攻击路径发生的概率,还指出了攻击者最有可能采取的攻击路径,证明了该方法是合理可行的.基于攻击树的核电仪控系统信息安全脆弱性分析方法对系统管理者建设防御措施有积极的指导意义.     

基于可靠度敏感性的神经网络法研究边坡稳定性

针对边坡工程结构功能函数不能显式表达的可靠性分析问题和非线性问题计算量大的弊端．研究结构可靠度敏感性,提出参数的相对敏感性分析方法,并基于该方法提出了神经网络法分析边坡稳定性。具体思路：由可靠指标对随机变量分布参数的相对敏感性分析,确定边坡可靠度主要影响参数;用神经网络模型近似替代响应量与基本变量间的隐式极限状态函数,根据蒙特卡罗模拟法,对网络模型进行可靠度分析,求解结构可靠度指标。基于可靠度敏感性的神经网络法．对均值和成层边坡进行稳定性分析,与传统可靠度计算方法相比．结果表明：该方法分析边坡稳定性是准确的且具有较高的计算效率。     

随机交通分配中有效路径的分层定向算法

将交通路网中节点位置的确定性与交通出行中路径选取的有向性相结合,提出了一种有效路径的分层定向搜索算法.通过将分层策略与定向策略结合,新算法实现了在一次性给出有效路径的同时减少冗余计算的目的.将该方法应用于随机用户均衡分配模型,说明了该方法的有效性.     

武汉城市圈经济-社会-资源环境系统脆弱性研究

以武汉城市圈为例,引入三角图分析方法,从经济（E）、社会（S）和资源环境（R）3个方面构建城市圈经济-社会-资源环境（ESR）系统脆弱性评价指标体系,采用熵值法确定指标权重,建立脆弱性评价模型,研究武汉城市圈ESR系统脆弱性的空间特征及分类.结果表明：1武汉城市圈ESR复合系统脆弱性水平较高,属于中高级别,且空间分异明显.2从武汉城市圈各子系统看,经济子系统武汉市一城最优,形成由低脆弱性、中等脆弱性、较高脆弱性和高脆弱性组成的4个板块;社会子系统脆弱性整体较差,黄冈市高脆弱性尤其突出;资源环境子系统脆弱性在空间上呈核心-边缘结构,敏感性和系统脆弱性相关性较高.3武汉城市圈脆弱性类型可分为资源环境子系统脆弱型、社会资源环境子系统脆弱型、经济社会子系统脆弱型、经济社会资源环境子系统均衡脆弱型、经济资源环境子系统脆弱型5种.     

基于AHP和模糊综合评判法的北疆各地州生态脆弱性评价

运用AHP方法,选取13项敏感因子建立北疆地区生态脆弱性评价指标体系并确定了各指标权重;结合AHP和模糊综合评判法,计算了8个地州对各项评价指标的综合隶属度;根据隶属度大小,对生态脆弱性程度分级,得到北疆8个地州的生态脆弱性分级图;最后,分析了各地州生态脆弱性成因和发展对策.计算结果与相关文献记录数据一致,证明该方法兼具2种方法的优点,适用于生态脆弱性评价.本文研究成果也能为北疆地区制定发展策略提供一定的理论依据.     

基于网络均衡的城市客运枢纽换乘需求研究

城市客运枢纽作为综合客运交通体系的重要组成部分,其基础内容就是研究枢纽的换乘需求. 将交通网络抽象为分层网络,在随机用户网络均衡理论基础上,分析城市交通网络中出行者的出行方式选择行为,构造出行费用函数,提出了相应的变分不等式模型和枢纽换乘流量的计算方法. 根据城市出发地目的地数据,通过外部变量的变化,得到城市客运枢纽换乘需求的变化,并对这些变化加以分析,以期改善客运枢纽的换乘能力. 最后结合一个算例,研究了外部变量的变化对城市客运枢纽换乘流量需求的关系,验证了方法的可行性. 研究结论为城市客运枢纽换乘需求研究提供有益的参考.      

结构地震需求QRNN重要性分析

为研究型钢混凝土框架结构地震需求在其分布范围内变化时,随机参数对其影响情况,将神经网络分位数回归应用于重要性分析中.考虑了8个随机参数的影响,并根据它们各自的概率密度函数进行抽样,利用有限元软件OpenSEES在多条地震动记录作用下进行动力非线性时程分析,得到了4种地震需求,然后分析得到神经网络分位数回归重要性测度指标,并将结果与Monte-Carlo数值模拟法进行了对比.结果表明:在不同条件分位数下,各个输入随机参数对应的重要性测度指标呈现不同的变化趋势;神经网络分位数回归方法在样本数远远少于Monte-Carlo数值模拟法的情况下,得到的输入随机参数的重要性测度指标基本一致,因此,神经网络分位数回归重要性分析方法是高效准确的,对大型复杂结构来说可以提高计算效率.     

云南楚雄彝族自治州洪涝风险评估

利用降水资料、地形资料与社会经济数据，建立楚雄彝族自治州（以下简称楚雄州）洪涝风险评估体系及评估模型.运用层次分析法计算出各个洪涝指标的权重值，再用加权综合评价法建立各影响因子模型，并用GIS(Geographic Information System)软件对数据结果制图，对致涝因子危险性、孕涝因子敏感性和承涝因子脆弱性3个指标进行分析，得到楚雄州洪涝风险的危险性、敏感性、脆弱性和综合风险评估指数.结果表明：楚雄州致涝因子危险性最高的是双柏县，危险性值是0.575，危险性最低的区域是元谋县，危险性值是0.067；楚雄州孕涝因子敏感性较高的是元谋县，敏感性值是0.392，敏感性最低的是双柏县，敏感性值是0.074；楚雄州承涝因子脆弱性最高的区域是双柏县，脆弱性值是0.194，脆弱性最低的区域是楚雄市，脆弱性值是0.011.洪涝风险综合评估的最高风险区域主要是双柏县，风险指数是0.437，最低风险的区域主要是元谋县，风险指数是0.137.     

路网拓扑脆弱性及关键路段分析

在发生地震等特大事件时,一条或多条路段可能完全丧失其功能,路网、起讫点对(OD对)之间是否连通成为最关键的问题.根据网络的拓扑结构来研究路网承受异常事件的能力.将通信领域内提出的最小割频度向量的指标引入路网拓扑脆弱性评价中,该指标对不同的网络具有可比性,能反映路网结构特征,并且能考虑路段本身承受灾害能力的差异对拓扑脆弱性的影响.给出网络拓扑脆弱性指标定义及计算方法,并用示例路网进行演算,结果表明该指标具有可比性和有效性.利用该指标对路网上的关键路段进行分析,并通过在指标计算中考虑路段抗灾害能力来评价路段抗灾害能力提高后拓扑脆弱性的改善效果.     

基于PSRM模型的吉林省西部地区生态脆弱性时空演变及驱动机制研究

基于压力-状态-响应-管理(pressure-state-response-management, PSRM)模型构建了评价指标体系,结合层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)和CRITIC法确定指标的综合权重,计算出吉林省西部地区的生态脆弱性指数,揭示了其生态脆弱性时空分布格局及动态变化趋势;运用冷热点分析方法,探究了生态脆弱性的空间聚集特征;借助地理探测器中的因子探测,分析了影响生态脆弱性的主要驱动因子.结果表明：2011—2021年吉林省西部地区生态脆弱性以轻度、中度脆弱为主,空间分布存在明显的地域差异,总体呈“西高东低”的显著特征;2011、2016、2021年吉林省西部地区生态脆弱性平均值分别为0.392、0.417、0.376,整体处于中度脆弱水平;剖析驱动因子可以发现,植被净初级生产力、景观多样性指数、年均气温对区域内生态脆弱性有较强的驱动作用.研究结果可为该区域生态保护及高质量的可持续发展提供科学的参考数据.     

基于有限元强度折减法的多层边坡非侵入式可靠度分析

非侵入式的可靠度分析方法具有可以充分利用通用商业有限元软件、便于在实际工程中应用的特点,日益受到工程师们的青睐.本文提出了基于有限元强度折减法的边坡非侵入式可靠度分析方法,并研究了该方法在多层土质边坡可靠度分析中的应用.该方法可以考虑土体参数的空间变异性,基于通用有限元软件求解安全系数,借用随机响应面法实现高效的可靠度分析.结果表明,基于有限元强度折减法的非侵入式边坡可靠度分析方法不仅能够有效地考虑土体参数空间变异性对边坡可靠度的影响,而且能够自动搜索到非圆弧形最危险滑面,所提方法为解决考虑空间变异性的多层土质边坡可靠度问题提供了一条有效的分析途径.提出的改进概率配点法能够有效地提高奇数阶随机响应面的计算精度.采用圆弧形滑面可能会明显高估边坡可靠度水平,因此,十分有必要采用无需事先假定滑面形状的有限元法进行边坡稳定性分析.此外,Sobol指标能够有效地反映随机变量的敏感性,为边坡设计方案优化提供参考依据.     

基于快慢车组合的城市轨交走廊客流分析模型

构建的客流分析模型由三部分组成,首先在随机用户均衡分配理论的基础上建立乘客路径选择模型,确定乘客选择路径的原则和客流分配的基本依据;其次,以轨道行程时间、车内拥挤度及平均候车时间作为影响乘客出行成本的主要因素建立乘客出行成本模型;再次,通过建立弹性需求模型,考虑乘客出行意愿与服务水平的相互影响.最后运用案例,对客流分析模型进行验证,并得出快慢线组合运营对轨道交通走廊运营效率的影响效用及相关结论.     

基于出行链的城际铁路站点选址双层目标模型

为解决因站点布局不合理导致投资成本高、旅客出行不便、客流吸引效果差的城际铁路选址问题,以出行链为基础,根据城市路网形态细化出行广义费用,弥补了既往研究中忽略或简化市内出行广义费用的不足.运用Logit模型,计算出行链中不同交通方式组合的分担率.分别以城际铁路运营收入最大为上层目标,在出行链中旅客广义费用之和最小为下层目标,建立城际铁路站点选址双层目标模型,利用改进离散粒子群算法进行求解.以广珠城际线为例,对模型及算法进行应用,并分析相关参数的敏感性,结果表明:模型的Pareto最优解体现了实现双层目标的矛盾关系,以此为基础结合不同设站需求实现两者的均衡,模型可为城际铁路站点选址提供更合理的决策支持.     

电力信息物理融合系统结构脆弱性分析

为了识别电力信息物理融合系统(Cyber Physical Power System,CPPS)脆弱性并制定相应脆弱性防控策略,从结构的角度,建立电力网为IEEE118节点系统、双星型信息网和网型信息网2种具有不同子网络结构的CPPS相依网络模型.提出一种相依节点对重要度综合指标,该指标可以辨识对CPPS结构脆弱性产生重大影响的相依节点对,克服单层网络指标的局限性.基于相依网络连锁故障模型,分别采用随机攻击策略和蓄意攻击策略,分析2种CPPS的结构脆弱性,并研究关键节点保护策略对2种CPPS结构脆弱性的影响.仿真结果表明,随机攻击策略下,网型信息网CPPS的结构比双星型信息网CPPS更加脆弱.蓄意攻击策略下,优先攻击相依节点对对网络连通性的破坏程度更大.合理选取关键节点保护策略的保护节点可以改善系统的结构脆弱性.