铁路运输系统的网络模型及其抗毁性研究

发布时间：2017-08-25 20:31

  本文关键词：铁路运输系统的网络模型及其抗毁性研究

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【摘要】：铁路运输系统是国民经济的大动脉，承担着全国大部分的旅客和货物运输工作，其可靠性直接关系着社会经济的快速发展和人们生活的有序进行。近年来，铁路运输系统多次受到了自然灾害的破坏，对其可靠性带去了极大的挑战。随着铁路网路的规模不断扩大，其拓扑结构越来越复杂，基于复杂网络理论对其拓扑结构与其抗毁性的关系进行研究就显得更加的重要。本文以复杂网络知识为理论基础，综合运用概率论、统计物理、计算机仿真等学科领域知识，围绕“如何提高铁路运输网络抗毁性”这一问题，结合铁路运输网络自身的特点，研究了基于双网络的铁路运输系统站点重要度评估、基于负载容量模型的加权铁路运输网络级联失效等问题。本文主要的研究成果如下： (1)为分析以往建立的铁路网络模型的特点，以南昌站为中心建立了三个小型的铁路网模型，并给出了它们的邻接矩阵。接着对评估节点重要度的测度进行分析，且指出了它们的不足之处。最后对以往所建立的级联失效模型以及网络抗毁性测度进行了分析，为后文对铁路网络的抗毁性分析奠定了理论基础。 (2)为定量评估铁路运输系统的站点重要度，首先提出了加权铁路客运二分网络模型，模型综合考虑了系统中列车与站点的连接关系和不同类型列车之间运输量的差异，基于该网络模型，提出了一种资源分配算法，并得出站点之间资源相互分配矩阵。同时，建立了铁路客运换乘网络模型，基于该网络模型定义站点效率。最后，结合站点效率和资源相互分配矩阵，建立了铁路运输系统站点重要度评价矩阵，该矩阵综合考虑了站点的效率、度和相邻站点重要度贡献，用站点分配给其相邻站点的资源占其所有资源的比值表征对其相邻站点重要度的贡献，并给出了整个过程的算法步骤，其时间复杂度为O (m2n)。实验分析表明通过该矩阵可以有效评估系统中站点的重要度。 (3)针对以往对铁路网抗毁性研究没有考虑网络的级联失效对网络抗毁性的影响以及以往的级联失效模型不能直接适用于铁路网级联失效过程的问题，提出了一种基于级联失效对加权铁路网的抗毁性研究的方法。该级联失效模型综合考虑了客流重分配时客流会考虑站点的邻接站点的剩余容量和该站点与邻接站点的连接权值。基于ER随机网络、NW小世界网络和BA无标度网络这三种经典网络和实际加权铁路换乘网，，对网络的抗毁性进行了分析，找到了一组可以使铁路网络达到最强抗毁性且临界成本最小的参数。
【关键词】：铁路网 站点重要度 级联失效 复杂网络 抗毁性
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O157.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 交通运输网络拓扑结构研究现状9-10
• 1.2.2 网络节点重要度评估研究现状10-12
• 1.2.3 复杂网络上级联失效研究现状12-13
• 1.2.4 复杂网络及其抗毁性研究现状13-14
• 1.3 内容和结构编排14-16
• 第二章 铁路网模型以及复杂网络概述16-24
• 2.1 铁路网络模型16-18
• 2.1.1 铁路物理网络模型16
• 2.1.2 铁路运输网络模型16-17
• 2.1.3 铁路换乘网络模型17-18
• 2.2 主要的节点重要度测算指标18-20
• 2.3 级联失效模型20-21
• 2.3.1 沙堆模型20
• 2.3.2 OPA 模型20
• 2.3.3 CASCAD 模型20
• 2.3.4 负载容量模型20-21
• 2.4 级联失效负载重分配原则21-22
• 2.4.1 均匀分配原则21
• 2.4.2 随机分配原则21
• 2.4.3 局部负载重分配原则21-22
• 2.5 复杂网络的抗毁性测度22-23
• 2.5.1 最大连通片22
• 2.5.2 失效规模22-23
• 2.5.3 代数连通度23
• 2.5.4 自然连通度23
• 2.6 小结23-24
• 第三章 基于双网络的铁路运输系统站点重要度评估24-35
• 3.1 铁路运输系统站点重要度评估24-29
• 3.1.1 铁路运输网络模型24-25
• 3.1.2 网络资源分配过程25-27
• 3.1.3 比较分析加权二分网模型和加权单层网络模型27-28
• 3.1.4 评估网络中站点重要度的测度28-29
• 3.2 算法实现29-30
• 3.3 基于中国铁路客运系统的实例分析30-34
• 3.4 小结34-35
• 第四章 基于负载容量模型的加权铁路网络级联失效研究35-43
• 4.1 铁路运输网级联失效模型35-37
• 4.1.1 负载容量非线性模型35-36
• 4.1.2 节点失效后其负载重新分配原则36-37
• 4.1.3 基于级联失效的网络抗毁性以及成本测度37
• 4.2 基于模拟网络的仿真分析37-41
• 4.3 基于铁路网络的实例仿真分析41-42
• 4.4 小结42-43
• 第五章 总结与展望43-45
• 5.1 总结43-44
• 5.2 研究展望44-45
• 参考文献45-49
• 个人简历 在读期间发表的学术论文49-50
• 致谢50

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王伟;刘军;蒋熙;王莹;;中国铁路网的拓扑特性[J];北京交通大学学报;2010年03期

2 李勇;吕欣;谭跃进;;基于级联失效的战域保障网络节点容量优化[J];复杂系统与复杂性科学;2009年01期

3 李鹏翔,任玉晴,席酉民;网络节点(集)重要性的一种度量指标[J];系统工程;2004年04期

4 王正武;况爱武;王贺杰;;考虑级联失效的交通网络节点重要度测算[J];公路交通科技;2012年05期

5 张晋;梁青槐;贺晓彤;;北京市地铁网络拓扑结构复杂性研究[J];北京交通大学学报;2013年06期

6 张琨;谈革新;庄克琛;赵荣生;;复杂网络抗毁性测度研究综述[J];计算机时代;2010年05期

7 汪涛;方志耕;吴卉;吴琳丽;;城市地铁网络的复杂性分析[J];军事交通学院学报;2008年02期

8 肖连杰;吴江宁;宣照国;;科研合作网中节点重要性评价方法及实证研究[J];科学学与科学技术管理;2010年06期

9 马润年;文刚;邵明志;蔡巍;;基于抗毁性测度的赋权网络抗毁性评估方法[J];计算机应用研究;2013年06期

10 张娣娟;;基于复杂网络的城市公交网络分析[J];兰州交通大学学报;2014年04期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 曾小舟;基于复杂网络理论的中国航空网络结构实证研究与分析[D];南京航空航天大学;2012年

本文编号：738149