蓄意攻击下城市轨道交通网络抗毁性分析

为分析蓄意攻击策略下的城市轨道交通网络抗毁性,考虑复杂网络理论中最大连通子图相对大小、相对网络效率等因素,提出一种面向蓄意攻击下的城市轨道交通网络抗毁性分析方法。首先,选取城市轨道交通抗毁性指标,对网络蓄意攻击策略进行分析;其次,采用Space L法构建城市轨道交通网络的拓扑结构图,从点度、度分布、平均路径长度、聚集系数、网络效率等统计特性指标,定量分析蓄意攻击下的城市轨道交通网络抗毁性;最后,以北京市城市轨道交通网络为例,分析其2015年至2018年的变化,并对蓄意攻击下城市轨道交通网络抗毁性进行验证。结果表明:BURT_2015和BURT_2018这2个网络的度分布及度相关的参数基本相同;BURT_2018局部连接有所改善,但网络全局效率下降13%;在抗毁性方面,攻击相同的比例节点(或连边)时,BURT_2018和BURT_2015具有相似的抗毁性,但BURT_2018需要为攻击做出更多努力,攻击相同数量的节点(或连边)时,BURT_2018抗毁性更卓越。研究结果进一步丰富了城市轨道交通网络特性的抗毁性分析方法,为城市轨道交通网络的运营管理和规划设计提供了有益借鉴。     

基于复杂网络方法的粤港澳大湾区城际高速公路路网鲁棒性研究

选取粤港澳大湾区城际高速公路路网为研究对象，采用对偶映射法建立相应的复杂网络模型，运用复杂网络特性指标节点度、度分布、平均路径长度、平均聚集系数分析其网络拓扑结构，并用随机攻击和蓄意攻击两种攻击策略，以最大连通子图相对大小、平均路径长度、网络相对效率等3个指标对该网络的鲁棒性进行评价。结果表明：网络拓扑结构上，粤港澳大湾区城际高速公路路网是小世界网络但并不是无标度网络；鲁棒性分析方面，节点度高的节点是影响路网鲁棒性的主要因素，该路网由于路网中节点度大与节点度小的节点数量相当，因此在面对随机攻击时较蓄意攻击表现得较为鲁棒。     

成渝区域高速公路网络节点抗毁性研究

基于复杂网络理论构建成渝区域高速公路网络,对高速公路网络静态拓扑指标进行定量分析;利用级联失效理论,分别对网络中节点进行随机攻击和蓄意攻击,研究面对不同攻击情况时成渝区域高速公路网络的抗毁性.结果表明,适当增加节点容忍系数可提升网络抗毁性;成渝区域高速公路网络在随机攻击下抗毁性较高,在蓄意攻击下表现出脆弱性.     

城市群交通网络级联失效建模与可靠性仿真

为增强城市群交通网络抵抗突发灾害的能力,减少级联失效所带来的危害以提升网络的可靠性,本研究基于城市群交通网络级联失效模型进行研究。首先,构建城市群单种运输方式的交通网络模型,将地理距离较近的节点进行叠加以构建城市群交通网络模型。其次,根据容量-负荷模型以及城市群的特点,在失效节点的负荷分配时考虑了地理距离与节点度的相对重要程度,构建城市群交通网络级联失效模型。并以网络效率作为可靠性测度指标,从而度量级联失效的影响。最后,以呼包鄂城市群为研究对象构建了道路-轨道交通网络模型,就不同的攻击策略、容量系数、地理距离权重与节点度权重对城市群交通网络级联失效现象进行仿真,研究网络可靠性的变化。结果表明:无论是随机攻击或是蓄意攻击,容量系数较大时网络可靠性较低;并且当容量系数均匀增大时,级联失效的影响具有明显突变性。在随机攻击下,容量系数的不均衡性使得网络效率下降较快,级联失效产生的影响较为严重;地理距离权重以及节点度权重影响着网络效率出现跳跃式下降的时刻,地理距离权重越大,出现的时刻越晚;在蓄意攻击下,容量系数存在阈值,当容量系数小于该值时,网络效率的变化趋势相似;地理距离权重与节点度权重存在某特定值使得级联失效的影响较小。     

铁水联运煤炭运输网络抗毁性研究

为了对煤炭运输网络的抗毁性进行评估,构建了铁水联运煤炭运输网络模型,选用不同的抗毁性测度作为分析指标,对网络节点失效的攻击过程进行了模拟,分析比较了各个抗毁性测度在不同攻击模式下的变化情况.结果表明,网络对于随机攻击表现出较好的抗毁性,而对于选择性攻击表现出脆弱性.随机移除30%的节点,网络的各项指标仍然维持在较高的水平;选择重新计算的最大度、最大介数攻击模式,当移除20%的节点,网络性能的降幅度超过80%.可以得出,部分度值和介数较大的节点对煤炭运输网络十分重要,通过对该类节点加以重点保护可以有效地提高网络的抗毁性.      

基于复杂网络的高速公路网络空间特性分析

作为区域联系的重要通道，高速公路的畅通运行至关重要。为了保证高速公路网络的正常运营、提高整个网络运行效率，基于复杂网络理论建立广西壮族自治区高速公路的拓扑网络，从静态与动态特性两个角度分析。结果表明该网络中市县间连接紧密，路网运输效率高，南宁等城市是网络的运转中心。随后，对网络节点进行随机和蓄意攻击，研究网络的鲁棒性。结果表明，网络的稳定性与移除节点的数量和移除顺序有很大的关系：当采用蓄意攻击时，节点移除占比在20%～30%时网络整体稳定性骤降，其中按照节点中介中心性排序的蓄意攻击对网络造成的影响最为显著。最后，结合广西壮族自治区2020年经济等数据进行空间分布分析，并分析其和复杂网络分析结果的相关性。分析结果表明二者相关系数超过0.6,证明区域经济的发展水平与该区域在路网中的重要程度有关。将网络分析与空间分析相结合，识别广西壮族自治区高速公路网络中关键节点，为高速公路的规划和路网管理提供了数据参考和决策依据。     

基于复杂网络的城市交通堵塞载荷再分配控制

近年来,城市交通堵塞是困扰城市经济发展建设的一个重要问题,给人们的生产、生活带来诸多不便,但由于城市规划、人口密度、交通设施等多种因素,交通堵塞的情况不可避免,应对交通堵塞,使堵塞的载荷合理分配,避免大规模级联堵塞现象发生具有现实研究价值。针对城市交通网络堵塞问题,为交通网络中的每个节点设置了初始载荷。根据各个节点的载荷量是否超过其阈值判断节点是否失效,提出了一种失效节点载荷再分配的非线性模型,分析了该模型触发级联失效的条件。对齐齐哈尔市城市交通网络分别进行随机攻击和蓄意攻击,运用Matlab编程方法对堵塞节点引发的级联失效进行了仿真,选择更容易理解的网络抗击毁性测度方法判断了攻击对齐齐哈尔市交通网络的破坏性。结果表明:合理调节失效节点载荷的再分配策略能够有效提升网络抗击毁性,降低交通网络级联失效引发的失效节点数量,避免大规模级联失效现象发生;在容量系数较小时,蓄意攻击比随机攻击对网络的破坏性更强,但现实生活中由于种种条件限制,容量系数不可能过大。因此,需要适当调节交通堵塞载荷的分配系数,使得堵塞载荷合理分配,进而有效减少失效节点数量,避免城市交通大规模级联失效现象的发生。     

城市群复合交通网络级联抗毁性

为保障城市群交通运输系统运营安全,解决城市群交通运输系统站点或线路故障引起的交通网络瘫痪问题,以"复合"的视角对网络级联抗毁性进行深入研究。针对不同运输方式交通网络节点、连边的差异性,构建基于强度和运输方式分担率的城市群复合交通网络模型,进行网络级联失效分析。考虑节点暂停状态对网络性能的影响,分析节点受损后的负载重分配,构建城市群复合交通网络级联失效模型,并引入基于观测信息模糊度的不完全信息攻击策略,以修正后的测度指标评估级联失效对网络抗毁性造成的影响。以呼包鄂城市群为例进行仿真试验,发现轨道子网的叠加增大了节点的过载承受能力,将大量失效节点转变为暂停节点。同时,容量参数、过载能力调节参数越大网络的级联抗毁性越强,而观测信息模糊度越大,网络级联抗毁性不一定越强,其产生作用的阈值为0.4。结果表明:复合交通网络的构建提高了单一运输方式交通子网的级联抗毁性。城市群交通子网的叠加可以增大节点的过载承受能力,将大量失效节点转变为暂停节点,通过增大节点容量并提高其过载承受能力,能够防止级联失效对复合交通网络产生的不利影响。通过对识别出的关键节点加强防护可以进一步优化复合交通网络的级联抗毁性。     

基于复杂网络理论的国内地铁网络特性分析

基于复杂网络理论,在分析国内地铁网络拓扑结构的基础上对其相继故障进行了研究.结果表明:国内地铁网络具有较大平均最短路径,聚类系数近似为零,节点度和介数具有线性正相关性,度分布近似为Poisson分布,网络结构近似为随机网络;在相继故障扩散过程中蓄意攻击比随机攻击具有较快的传播速度,但在扰动幅度和故障规模关系中呈现出相似的变化趋势,蓄意攻击效果并不明显.      

基于节点重要度的景区交通网络可靠性分析

构建景区交通网络,辨识重要景点并探讨不同攻击策略下网络的可靠性,对保障景区安全管理具有重要意义.以旅游景区为研究对象,构建了基于Space L的旅游景区交通网络的拓扑结构模型.研究旅游景区突发事件的时空分布形态及其规律,分析节点在网络中的影响及游客旅游体验.综合考虑节点度值、介数等客观指标,及游客旅游体验如游客拥挤感知等主观指标等属性,基于TOP-SIS算法评价景区交通网络的节点重要度.制定基于节点重要度的随机攻击和多种选择攻击策略,探讨不同攻击策略下景区交通网络的连通可靠性.结果表明,颐和园交通网络具有典型的小世界网络特征;网络在选择和随机攻击下节点失效率分别接近0.6和0.8时崩溃,表明选择攻击对景区网络连通可靠性的破坏强于随机攻击;按游客体验等主观指标TOPSIS法对网络选择攻击,网络效率降低速度比仅按度值客观指标排序的选择攻击快74.5%;根据排序结果筛选15个关键节点,并给出突发事件下的20条相应应急疏散线路.对于旅游景区运营网络,基于TOPSIS的节点重要度评价方法具有有效性和实用性.      

基于贝叶斯网络的城市平面交叉口交通事故分析

应用贝叶斯网络对城市平面交叉口交通事故进行了分析。以3 584起交通事故数据为分析依据,基于专家知识和数据融合方法建立了城市平面交叉口交通事故分析的贝叶斯网络结构,利用服从Drichlet分布的贝叶斯方法对贝叶斯网络进行了参数学习。结合网络模型,应用联合树引擎算法推断了在车辆类型、交叉口类型、交叉口控制方式和交通参与者等因素的影响下平面交叉口交通事故类型的变化。研究结果表明,在城市平面交叉口中,由自行车导致的正面碰撞事故的概率最大,为22.83%,由于交通参与者转向不当引起的侧面碰撞的概率为23.44%,同时也易导致刮擦事故的发生;交通参与者的感知判断失误导致尾随碰撞事故的概率为23.62%。     

高抗渗注浆材料在水下地铁隧道地层加固中的研究与应用

为探讨高抗渗注浆材料在水下地铁隧道地层加固中的应用,采用普通水泥浆液掺加无碱速凝剂和高效减水剂的形式制备高抗渗注浆材料,通过室内试验分析普通水泥浆液在不同外加剂掺量条件下的浆液性能,以凝结时间、流动度和抗渗性能为主要指标对浆液的配比进行设计。室内试验结果表明,水灰比在0.65~1.0,调整浆液配合比,浆液流动度可达到230~270 mm,初凝时间小于2 h,抗渗等级大于P8,满足施工要求。在厦门地铁3号线五缘湾站—会展中心站区间斜井暗挖隧道现场2个循环注浆试验中,确定了3种注浆配比的应用条件,通过加固体强度和抗渗性2项指标实验分析,验证了高抗渗注浆材料具有良好的抗渗及加固地层效果。     

基于CML的级联失效下异质多层交通网络节点抵抗特性研究

为了有效刻画拟合实际的多层交通网络级联失效过程，识别多层网络中对整体韧性安全影响显著的对象，提升交通网络抵抗失效的能力，建立一种基于耦合映象格子（Coupled Map Lattice， CML）的级联失效模型。首先，将交通管控措施赋予交通网络节点额外的容纳能力引申为节点抵抗特性，通过为CML添加抵抗参数H，形成考虑抵抗特性的级联失效（HCML）模型，沿常值-拓扑关联-时变拓扑关联的路径深化H的表征方式，并在小世界（Small World， SW）网络上对比3类表征方式的优劣；其次，应用Space H方法建立异质3层公共交通网络，对比度值与介数2种时变拓扑指标关联的抵抗效果，探究不同交通层抵抗系数对网络失效的影响程度；最后，在6组不同的网络结构上进行HCML模型与传统模型的对比，讨论建网方法、网络规模等不同网络性质的差异对模型有效性的影响，并结合实际客运数据验证HCML模型优越性。研究结果表明：3类表征方式中时变拓扑关联可以兼顾其余2类的优点；同等条件中网络在介数关联的抵抗特性作用下失效增速更缓，模型识别得到的对网络整体失效影响更大交通方式符合客流量实际；HCML模型在多种不同类型的多层交通网络中均可以有效实施，相比于传统模型，HCML模型的最终失效比例平均下降了5.78%，与实际交通级联失效过程更加拟合。     

面向常发性拥堵的城市局部路网韧性评价与分析

为了缓解常发性拥堵引发的城市噪音、能源消耗和废气排放等现状，使路网具备抵抗短时激增车流的能力，将宏观基本图与性能时序图相结合对局部路网韧性进行量化。针对韧性属性，提出了鲁棒性指数、损失面积比、恢复快速性、流量峰值差和临界密度差5个评价指标，反映路网在性能下降、稳定和恢复阶段的韧性特性。引入Kendall法检验各赋权法的一致性，并基于CRITIC的多属性决策获得最优权重，提出了组合赋权和模糊逻辑相结合的城市局部路网韧性综合评价方法，结合李克特量表法对综合韧性得分进行分级。以长沙市局部路网为例，设计韧性改善方案，针对常发性拥堵路段上的交叉口进行信号配时优化；通过VISSIM仿真并计算得到各方案的韧性指标。研究结果显示:方案8，10和16能有效吸收短时激增车流并与路网状态相适应，所有方案中方案14的韧性得分最高。局部路网综合韧性得分具有随着优化路段数的增加而增长的趋势，但并不是线性递增。信号配时优化改变了路网韧性属性，并降低了部分路段对城市局部路网韧性的负面影响。不同评价方法下的韧性得分排名存在部分差异，流量峰值差与脆弱性指数的评价排名更接近，损失面积比与韧性损失值的评价排名更接近。所提出的指标不局限于单一韧性属性，能更全面、客观地反映干扰下路网的响应过程。      

基于韧性最优的灾后公路网修复调度研究

为有效修复灾后公路网的受损路段从而加快恢复路网畅通,研究以韧性最优为目标的灾后公路网修复调度问题。首先,采用交通需求满足率表示路网性能,并构建路网性能韧性和恢复速度韧性评价指标。其次,构建基于韧性最优的修复调度双层规划模型,其中上层模型是多目标混合整数规划模型,用以确定修复路段的选择和修复先后顺序,下层模型为日变交通流分配模型,模拟修复期间的路网交通流动态演变。然后,采用禁忌搜索算法和Frank-Wolfe算法分别求解上层模型和下层模型,并通过循环迭代得到模型最优解。最后,通过案例分析验证模型和算法的有效性。研究结果表明:在一定数量的修复资金和抢修队约束下,该模型得到的最优修复调度方案能最大限度地提升路网韧性,并且在修复过程中,只有当受灾区域内某线路中的所有受损路段均完成修复后,路网性能才开始呈阶梯式上升,并且路网性能的提升速度表现为先慢后快。对不同参数的敏感性分析表明:修复预算的增加使路网性能韧性和恢复速度韧性分别以15.65%和17.72%的平均速度增长和降低,但当修复预算超过1 800万元后,只增加修复预算不一定能获取更优的修复调度方案;当决策者偏好系数变化时,路网的性能韧性和恢复速度韧性具有相反的变化趋势,且2个韧性指标的平均变化率分别为5.96%和4.48%;增加抢修队数量可提升路网的性能韧性和恢复速度韧性,但增加抢修队数量所产生的边际效益逐步降低,分别由0.11和0.43降至0.01和0.02。     

基于随机参数Logit模型的校车事故伤害严重程度分析

为深入分析安全因素对校车事故伤害严重程度的影响，探寻事故数据中未观察到的异质性，基于随机参数Logit模型从驾驶员、车辆、道路特征及环境4个方面构建校车事故伤害严重程度模型。结果表明:①涉事车辆数为2辆且对应参数服从正态分布时，不发生死亡受伤事故的概率为83.84%；②驾驶员年龄35~44岁、涉事车辆数为1辆时，死亡受伤事故概率均降低0.58%；③道路限速值为40~50 km/h时发生死亡受伤事故概率增加0.35%，道路限速值大于60 km/h时发生死亡受伤事故概率增加0.96%；④安全气囊状态打开，死亡受伤事故概率增加2.35%；⑤交通控制方式为车道标线时可能伤害事故概率增加1.85%，控制方式为中央分隔带时未受伤事故概率降低1.44%，死亡受伤事故发生概率却增加0.48%；⑥不安全时倒车转弯时发生可能伤害事故概率降低0.42%，分心驾驶、未按规定车道行驶、跟车太近和其他（饮酒）时未受伤事故概率分别增加1.36%，0.56%，0.39%和0.97%，可能受伤事故和死亡受伤事故发生概率却有所降低。      

基于修正延误波及树的航班延误传播研究

为了正确反映延误航班与机场随机因素之间的潜在关系,提出了1种基于贝叶斯网络的航班延误和机场随机因素分析方法.将机场随机延误因素的影响转化为时间参数.在综合考虑航班延误、航班计划的同时引入贝叶斯网络分析结果对延误波及树进行修正,在历史航班运营数据集上对修正延误波及树模型进行检验.结果表明,修正延误波及树模型提高了航班延误传播的预测精度,预测平均误差分别由修正前的11.76%和13.75%降低至3.45%和3.39%,多案例分析的准确性同时验证了修正延误波及树的普适性,丰富了航班延误传播问题的研究方法.      

CAN局域网及J1939协议在货车和客车上的运用

叙述了CAN总线网络的特点及J1939协议的原理、内容及协议的应用。并设计最小节点实现应用J1939协议的CAN局域网的数据通信功能。     

基于复杂网络理论的公路网结构特征

为进一步分析复杂公路网中线路的重要程度,采用对偶拓扑方法,将公路路段按照路名抽象为节点,将交叉口抽象为网络边,对实际公路网进行拓扑结构转换;通过构建网络可靠性指标,应用复杂网络节点度、接近中心性、中介中心性以及连通可靠性指标评价区域公路网结构特征,并给出基于模糊聚类的公路网等级划分方法。分析结果表明:基于对偶拓扑方法,应用复杂网络理论进行公路网结构特征研究,可从连通性、中心性、中间性和可靠性等多个角度反映线路在公路网中的重要程度。     

复杂网络理论及其在公共交通韧性领域的应用综述

公共交通系统韧性是交通安全研究的核心内容之一。复杂网络理论作为分析大型复杂系统的有力工具，为研究公共交通系统韧性提供了新的角度和方向。综述了复杂网络在公共交通韧性领域的研究现状，首先结合文献计量分析法对公共交通网络韧性相关文献的发展趋势、出版刊物分布、热点关键词等特征进行分析，以系统梳理公共交通网络韧性发展历程，并归纳总结公共交通网络韧性领域的研究热点。其次，从公共交通网络韧性定义出发，对复杂网络在公共交通韧性评估、韧性优化方面的应用与研究现状进行综述，一方面对公共交通韧性评估的核心内容，包括韧性评估指标、评估方法、中断建模及中断流重分配进行了系统分析，另一方面从灾前预防策略与灾后恢复策略2个方面梳理了公共交通韧性提升相关研究。最后，系统总结现有研究所面临的主要问题与挑战，并从韧性评估方法创新、中断建模改进、恢复模型探索等方面对未来公共交通韧性的发展方向与研究趋势进行分析。