基于韧性评估的地铁网络修复时序决策方法

为提高地铁应对突发事故的韧性，提出基于韧性评估的地铁网络修复时序方案决策方法.基于复杂网络理论，利用Space L方法构建地铁网络拓扑结构，部分节点失效后利用不同的修复策略生成备选方案；选取网络平均效率为性能指标，构建韧性指数评估不同修复时序方案下地铁网络韧性的表现，推荐韧性指数最大的方案为最优方案，探讨不同修复策略与网络恢复性能间的关系；以南京地铁为例进行实例分析.结果表明，多个节点失效时，优先修复策略受同步维修队伍个数的限制，前期表现较差，但有助于提升整个恢复阶段网络的性能；并行使用优先修复策略和增加维修队伍可有效提高网络韧性，缩短恢复时间.     

基于动态分流元胞传输模型的城市道路网络韧性评估

为全面评估重大扰动事件下城市道路网络抵御扰动并从扰动中快速恢复的能力，提出以改进元胞传输模型模拟路网流量分布状态，以韧性为测度指标的路网性能评估模型。针对传统元胞传输模型交叉口分流比例恒定的不足，明确考虑扰动事件影响期内因出行者调整路径可能导致的路径流量波动，构建出行决策行为与元胞流量传输的强耦合机制，提出一种新的动态分流元胞传输模型；基于动态分流元胞传输模型获得的路网性能参数，以路网效率为路网基础性能指标，构建反映扰动事件影响期内路网效率累积动态变化的韧性指标；并基于Sioux Falls网络开展算例研究。算例结果表明：相比传统元胞传输模型，提出的动态分流元胞传输模型通过设置交叉口动态分流参数，建立出行决策行为与元胞流量传输的动态耦合关系和路径流量变化与交叉口元胞分流比例的自洽机制，可准确描述路网实际流量分布状态；提出的基于路网效率的韧性指标可全面反映扰动事件发生后路网性能退化到恢复全过程的动态累积性能，直观展示路网抵御扰动并从扰动中恢复的能力，契合韧性内涵；韧性评估中若忽视出行决策行为潜在影响，将获得次优甚至明显偏离实际的方案或结果。     

道路交通系统韧性及路段重要度评估

韧性可以全面描述扰动事件下系统吸收干扰并从干扰中恢复的能力. 针对已有韧性指标对系统性能评价不全面、未考虑交通流量影响等问题，从路段通行能力退化与恢复入手，以网络效率为系统性能指标，构建全面评价扰动事件影响期内系统性能的韧性指标. 分别基于乐观和悲观视角提出韧性增加值和韧性减少值路段重要度指标，提出识别路段重要度的启发式算法. 算例结果表明：本文提出的韧性指标可全面描述扰动事件下路网性能退化与恢复全过程的平均累积性能，更加符合韧性指标内涵；韧性增加值和韧性减少值指标均能有效识别路段重要度，大部分路段重要度随时间动态变化.     

运营事件下基于韧性的地铁网络保护决策优化

为缓解地铁运营事件的负面影响，提高地铁网络应对运营事件的能力，研究了地铁网络保护决策优化问题；以网络韧性为目标，考虑了网络性能降级和恢复过程中韧性曲线的变化特性和累积性能损失，构建了地铁网络保护决策的双层优化模型，上层模型为随机整数规划模型，用于获取不确定运营事件场景下待保护站点的最优选择，下层模型为用户均衡配流问题，特别考虑了容量有限站点内排队客流和乘客等待恢复时间的变化，以准确估计运营事件下乘客出行延误；基于遗传算法和Frank-Wolfe算法分别求解上层模型和下层模型；以西安市中心区域地铁网络为例，验证并分析了提出的模型和算法。分析结果表明：基于韧性的保护决策通过保护研究区域37.5%的站点，可以使网络性能损失降低超过50%,优于基于脆弱性的保护决策和不考虑公交网络替代作用的保护决策；当保护网络中1/2的地铁站点时，相比基于脆弱性的保护决策，基于韧性的保护决策的网络性能损失和客流时间损失分别降低了6.18%和582 h;公交网络的替代作用会导致地铁网络中超过2/3的站点保护优先级发生变化；同一类型的站点中，客流量越大，越依赖公交网络的替代作用；地铁站点的保护优先级主要取决于经过的...     

北京市地铁网络拓扑结构复杂性研究

针对北京市地铁实际网络及运营关系，分别构建了SpaceL和SpaceP拓扑结构模型．基于复杂网络理论，应用现有和新的特征统计指标对两种不同的拓扑结构模型复杂性进行了分析．对SpaceL模型的研究显示，其节点度符合指数为4．1的幂律分布，满足无标度特性；其网络平均距离为15．26，连通度为0．36，代表容错性的补图效率为96．7％，说明其具备小世界网络短距离、高容错性的特点，但不同节点的补图效率显示，少量hub节点的故障会对网络造成较大损失，需重点防护．对SpaceP模型的研究显示，其网络度分布同样具有“幂律结尾”的无标度特性，幂指数为4．2；其平均距离为2．68，小于网络规模的对数（5．2），聚类系数达到0．94，具有明显的小世界特征．研究表明无论是实际网络还是运营层面上，地铁线网都具有复杂网络特征，这对进一步研究地铁线网的结构特性具有启示作用．     

基于网络拓扑及交通特性的城市路网弹性评价

为了更好地应对城市道路的局部灾害,需对城市路网的抗灾能力进行评价。文章回顾了路网弹性的内涵,从路网拓扑结构和路网交通特征两个层面出发,提出路网弹性指数的概念并给出了量化方法:①基于复杂网络理论,分析了城市道路网络拓扑结构的特性,构建了基于节点度、中介中间度、接近中间度的节点拓扑指数;②基于交通量和富余饱和度指标构建了节点交通指数,并提出计算模型。     

基于日变交通配流的城市道路网络韧性评估

为有效评价重大扰动事件下的路网性能，提出以日变交通配流（day-to-day?traffic?assignment，DTA）为基础的城市道路网络韧性评估模型. 明确考虑重大扰动事件下交通流动态变化特性，构建了综合考虑出行者认知更新、行为惯性等因素影响的DTA模型，设计了启发式求解算法；定义了基于DTA的路网可达性指标，构建了可全面评价扰动事件生命周期内系统性能的韧性指标与评估模型，并在Nguyen & Dupuis网络上进行算例研究. 结果表明:在扰动事件后的前10天，路网韧性波动变化，此后随着交通流分布趋于稳定，路网韧性单调上升，从第10天的0.323上升到第50天的0.794，上升了145.77%；与传统随机用户均衡（?stochastic ?user ?equilibrium，SUE）模型相比，DTA模型获得的路网可达性与韧性指标存在显著差异，SUE模型下路网可达性随时间单调上升，而DTA模型下路网可达性在前15天剧烈波动，随后才单调增加，表明要获得准确的路网韧性指标，必须首先准确假定出行决策行为和相应配流模型；出行者行为惯性、路段通行能力退化程度与恢复速率以及路网拥挤程度等因素均对交通流量分布产生显著影响，进而影响路网可达性最终导致路网韧性指标发生显著变化，表明实际应用中应在充分调查的基础上合理标定相关参数.      

基于烈度分布的震后城市路网结构韧性分析

为了分析城市内部道路网络应对地震灾害时的韧性变化特征，首先考虑地震空间分布特性，结合各基础设施的综合震害分析，构建了基于烈度衰减分布的路段连通概率模型，识别脆弱路段；然后以此为基础提出了面向3个维度的路网结构抗震韧性多指标评估模型；最后结合实例对城市路网处于不同失效情景下的韧性表现进行分析。结果表明：少数路段失效时路网仍具有较强的韧性，在关键路段累积失效后会使得多方面网络韧性明显下降，路网运输效率降低，并且削弱了节点间的连接关系。     

基于客流加载的城市轨道交通网络关键点分析

在城市轨道交通网络化运营中,节点重要度的有效评估对优化网络结构、提高网络运营效率具有十分重要的意义。以网络节点为研究对象,改进经典space L模型,考虑运用同异站台换乘构建网络拓扑结构,建立客流均衡分配模型,基于复杂网络理论,提出网络客流加载条件下车站节点重要度的3个评价指标,分析各指标与实际客流的相关性,得到节点重要度的综合测算模型。以北京地铁网络进行实例分析,结果表明客流加载条件下的节点重要度更符合地铁网络的运营实际。     

基于路网仿真的地铁运营协调性分析

面向地铁运营状态的动态性、不确定性及多因素动态关联性,采用路网运营仿真技术,基于路网客流分布状态变化,从网络整体角度研究地铁运营协调性的定量分析方法.将运营协调决策问题分成资源配置、服务设计、客流控制三个层次,提出利用运能需求匹配度,将系统不同层次的协调性进行关联分析的思想.从运输单元运能需求匹配度的均衡性和换乘服务效能两个方面构建网络运营协调性分析指标,给出基于分布熵的协调性指数计算方法.构建地铁路网运营中观仿真模型,给出面向协调性研究的路网仿真实验流程.最后,以北京地铁为例,进行案例研究,利用路网客流分布仿真实验数据分析两条线路的运营协调性,给出优化后的列车开行间隔.     

基于加权耦合映像格子的地铁网络稳定性演化研究

为研究地铁网络的韧性演化规律，本文从网络连通性、自适应性、有效性角度构建评估地铁网络稳定性的测度指标，考虑交通网络中OD流量分布的影响，提出基于加权耦合映像格子模型的地铁网络级联失效分析方法。以北京地铁2014年和2018年两个网络为例，构建基于P空间客流加权复杂网络的动态稳定性分析模型，选取网络中重要程度不同的3个节点，对这两个地铁网络开展干扰强度不同的模拟蓄意攻击，对比分析北京地铁网络稳定性的演化规律。数值分析结果表明，随着北京地铁网络拓扑结构由小世界网络向无标度网络演化，2018年北京地铁网络的稳定性和抗毁性要显著高于2014年；对客流量大的站点攻击强度越大时，网络节点相继故障传播越显著，网络瘫痪概率也越高，瘫痪速度也越快。本文研究结果可为优化地铁线网结构和站点设置、加强安全运营管理提供科学的理论依据。     

基于贝叶斯网络的CTCS-3级列控车载系统韧性

为弥补现有指标的不足，引入韧性作为非常态事件下CTCS-3级（China train control system-3）列控车载子系统运行稳定性的测度指标. 提出了车载子系统韧性量化评估方法，构建了基于贝叶斯网络（Bayesian network, BN）的韧性评估模型，并定义了5种基于韧性的部件重要度指标；进一步利用贝叶斯网络双向推理功能，计算了车载子系统在不同扰动情景下的韧性及部件重要度指标. 研究结果表明:韧性可全面描述车载子系统抵御扰动和从扰动中恢复的能力，非常态事件扰动下，韧性与可用性指标存在明显差异；不同扰动情景下系统韧性明显不同，扰动发生时，车载子系统面临磁暴影响时的韧性为0.8017，而遭遇雷电时的韧性为0.8819，面临冰雪扰动时的韧性为0.9880；部件重要度存在情景依赖，同一部件在不同扰动情景下重要度排序可能不同，且可能随时间动态变化.      

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以复杂网络理论为基础,分析海运网络的拓扑结构具有无标度网络特性,可运用BA无标度网络模型构建演化海运网络.连接概率是BA模型中节点优先连接的重要依据,据此,针对海运网络港口节点进行研究,通过加权量化和MATLAB编程将影响节点间连接的因素组成节点吸引度,引入连接概率公式,改进了BA模型.分别选取2010年全球15个和25个主要集装箱港口的相关数据,运用上述改进BA模型分别得到不同规模的海运网络演化情况,演化结果验证了海运复杂网络具有无标度网络特征,呈现的特性与网络规模没有必然联系,规模大的网络平均路径更长、集聚性更强,度值相差更悬殊.进一步运用全球班轮航线实际网络进行验证,得到两者结构特性基本相同.     

基于快速公交（BRT）交叉口资源整合的信号优先算法研究

自2004年北京开通了我国首条城市快速公交（BRT）运营线路以来,至2012年底,全国城市快速公交（BRT）运营线路长度达1383公里,运营车辆达3975辆。而由于我国对快速公交（BRT）系统仍缺乏全面系统地了解,导致实际运营中,尤其是交叉口信号优先方面不能实现快速公交（BRT）服务效能最大化,因此有必要对其进行深入的研究。本文研究了基于快速公交（BRT）交叉口资源整合的信号优先算法,提出了建立模型的思想并构建了模型,同时,对建立的模型进行了验证。本研究对提高城市快速公交（BRT）运行效率和服务效能,方便乘客出行,减少环境污染等具有重要意义,从而可引导快速公交（BRT）系统为乘客提供更安全、更便捷地换乘服务。     

基于数据包络分析的单向交通网络运行效率评价

为了缓解交通拥堵和提高单向交通网络的运行效率,建立了基于数据包络分析法的评价模型并对其影响因素进行分析。首先确定了单向交通网络的运行效率评价指标,然后将路网结构和路网运行状况分别作为输入与输出变量建立了评价模型,选择路网级配水平、非直线系数、路网密度等指标作为投入指标层,路网平均饱和度和车辆绕行时间作为产出指标层。基于该运行效率评价模型对南京市某街区的单向交通网络运行效率进行分析,发现所提供的组织方案可实现该路网运行效率最优。最后,通过Vissim 数据显示功能对评价模型的有效性进行了验证。案例研究结果表明,采用Z形和C形走向的交通组织方案可使模型的运行效率达到最佳;适当提高支路网密度可使区域单向交通组织得以有效优化。     

基于多层复杂网络的中欧班列运输网络关键节点识别研究

若运输网络中的重要节点发生故障,中欧班列的运输效率和货物流动会受到严重制约。 本文提出一种基于改进TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution) 法及灰色关联分析的多层网络节点重要性评价方法。首先,以中欧班列运输网络结构特征为基础,构建中欧班列多层网络;其次,选取度中心性、介数中心性及接近中心性等多个评价指标,运用改进TOPSIS法计算节点单层网络重要度评价值,采取灰色关联分析融合得到节点综合重要度评价值;最后,利用多层网络SIR(Susceptible Infected Recovered Model)模型验证方法的有效性。 结果表明：本文识别出的关键节点包含中欧班列主要线路的起讫城市、境内外重要口岸和中欧班列集结中心,结果与实际情况较为契合;采用排序前10%重要节点作为初始感染节点,SIR网络感染率在 20 次迭代后达到 97.8%,本文提出方法的网络节点感染率及传播速率均高于 BC (Betweenness Centrality)算法、DC(Degree Centrality)算法和PageRank算法等传统单一网络排序方法,即识别的关键节点对全局网络的影响更为普遍和高效。此外,根据排序结果从国家层面提出相应的政策建议,有助于提高中欧班列运输网络的鲁棒性。