基于復雜網絡理論的城市軌道線網可靠性研究.pdf

1、碩士學位論文基于復雜網絡理論的城市軌道線網可靠性研究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： 鄞蘭蘭學科、 專業(yè)： 窒道運獫拯型皇笪理學 號： 2 1 0 0 6

2、2 3 6指導教師： 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 ：人學碩十學位論文摘 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；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)劃和建設城市軌道公交

3、線網成為發(fā)展公共交通的一大趨勢。與此同時，在R 益復雜的社會環(huán)境( 如人為惡意破壞) 和偶發(fā)自然災害( 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部門關注的焦點之一。本論文的選題正是基于這樣一個現實。近些年，復雜網絡理論( 或稱網絡科學) 的研究取得了重大突破；而基于復雜網絡理論來研究城市軌道線網的可靠性，對于傳統(tǒng)的軌道交通系統(tǒng)相關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絡結構的評價，而網絡結構的優(yōu)劣直接影響網絡系統(tǒng)的運行效率、安全和可靠性等。本論文從網絡科學的角度出發(fā)，研究城市軌道線網的結構、進而探索這些結果所揭示的與可靠性相關的問題，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絡效率、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改擴建規(guī)劃和網絡安全及可靠性改善等的現實意義。在此基礎上，本論文應用前面提出的方法分析了深圳市軌道

5、線網系統(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) 軌道線網的特性指標，并進行對比分析：發(fā)現規(guī)劃的2 0 3 0 年城市軌道線網的連通性有待提高。繼而進行網絡的可靠性評價：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，根據線網系統(tǒng)可能遭受的破壞計算線網可靠性指標的變化；通過研究這些變化，本論文發(fā)現深圳市軌道線網表現出明顯的無標度網絡特性，即對隨機性攻擊表現出較強的魯棒性

6、，而對蓄意性攻擊則表現出脆弱性。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絡息息相關的。因此，本論文接著研究了常規(guī)公交系統(tǒng)對城市軌道線網系統(tǒng)可靠性的影響，發(fā)現常規(guī)公交以其建設費用小、靈活性強的優(yōu)勢彌補了城市軌道線網所存在的不足，對其網絡特性有補充和提升作用。最后以一個簡易網絡為例介紹了考慮出行需求時網絡可靠性的計算方法，并且用刪除法對網絡節(jié)點的重要性進行排序。本研究試圖為城市軌道公交線網系統(tǒng)的口J -