基于复杂网络的城际铁路网络脆弱性分析

运用复杂网络理论对城际铁路网络脆弱性进行分析,并找出脆弱的站点以加强防护。将城际铁路线网抽象为由车站和城际铁路线路所构成的非加权无向网络,再对网络的节点度和度累积概率分布、网络直径、平均路径长度、聚类系数、平均路径长度累积概率分布等特性指标进行分析,确定网络类型。提出网络脆弱性分析的主要指标为网络效率和连通度,利用Matlab工具,把网络中节点按照度的高低进行分类排序,并对网络度值较高的站点进行累积蓄意攻击和单个节点蓄意攻击,进而对蓄意攻击下网络脆弱性的变化情况进行分析,并确定了网络中的脆弱的点,为城际铁路线网日常防护及网络结构优化提供新的研究视角。最后,以成渝城际铁路线网为实例进行方法的应用。     

大客流扰动下的北京地铁脆弱性研究

近年来大客流对北京地铁的冲击使车站负荷强度不断增大,车站日常运营存在安全隐患,地铁系统逐渐呈现出脆弱性。地铁脆弱性表现为暴露度、易感度和适应度。鉴于地铁脆弱性体系具有层级性、定性定量结合性、多专家决策性、指标灰性等特点,综合运用层次分析法、灰色理论、模糊综合评价以及多专家决策理论,构建群体灰色层次模糊评价法(GGAHP)。基于指标体系评价法,根据现场考察、专家座谈等方式完成大客流扰动对北京地铁安全运营的影响因素识别,通过模糊德尔菲法建立评价指标体系,通过定量分析与定性评价相结合的方法,对北京地铁客流压力较大的典型车站进行脆弱性评价,并对评价结果进行分析总结。     

基于ANP-SD的地铁系统脆弱性仿真分析

为探究地铁系统脆弱性的影响因素及其相互作用关系,从人-机-环-管四要素角度分析影响地铁系统脆弱性的因素,构建地铁系统脆弱性影响因素体系;运用网络层次分析法(ANP)构建地铁系统脆弱性影响因素体系ANP结构模型;使用Vensim_PLE软件建立基于ANP-SD的地铁系统脆弱性仿真模型,模拟不同方案对地铁系统脆弱性的影响趋势。结果表明:(1)合理增加安全投入,有利于地铁系统脆弱性的减少;(2)运营环境、人的安全意识和设施设备状态是影响地铁脆弱性的最主要因素;(3)ANP-SD模型能较好反映地铁系统脆弱性各影响因素之间的非线性和反馈关系。     

新建工程穿越既有地铁项目脆弱性评价研究

风险承灾体系统的脆弱性评价是风险分析和控制的关键。将新建工程、围岩介质和既有地铁作为一个整体系统,分析系统的风险因素和脆弱性特性,首次在穿越工程领域提出承灾体系统的脆弱性评价方法。选用暴露度、适应度和敏感度三要素作为脆弱性评价的一级评价指标,并结合工程实践和文献成果,选取新建工程特性、既有地铁特性和应急预案等11项指标作为脆弱性评价的二级评价指标。基于突变理论的基本原理,建立脆弱性评价的数学模型,同时对脆弱性指数的计算结果进行数学调整,使其更符合传统的评价概念,并结合工程实践,划分脆弱性等级,有利于穿越工程的分级管控。通过实际工程案例的应用,验证方法的有效性和实用性。     

基于复杂网络的盾构施工参数时间序列研究

研究目的:地铁盾构施工是一个复杂过程,地质条件对盾构参数有重要影响。为研究地质条件对盾构参数的影响,本文以某市地铁过江隧道为例,对砂性、岩性两种地质条件下的贯入度等4种参数构建复杂网络,分别从微观和宏观两个维度对其进行研究,分析不同地质条件下各种盾构参数的演化规律。研究结论:(1)验证了将地铁盾构参数时间序列转化为复杂网络进行研究的可行性;(2)在不同地质条件交汇处,各参数网络的节点度明显增大,说明盾构系统在此处有较大波动;(3)砂性地质条件下的网络相较于岩质地质条件下更不稳定,且气仓压力对外界变化更为敏感,可用于监测盾构系统的稳定性;(4)本研究可为地层识别提供支持。     

高铁调度系统信息传递及拓扑结构分析

根据图论将高速铁路调度系统抽象为一个有权无向网络,利用信息熵理论将系统中传递的信息量化为连接节点的边的权重,并利用复杂网络定义网络中各节点的信息度和延伸度,建立关联矩阵及边的功能矩阵来描述节点和边在网络中相互作用关系,分别建立节点重要度、边的重要度和节点关联度的计算模型,并设计分析问题的求解过程及算法复杂度。以高铁区域调度台为例,得出分析系统以列调为中心,CTC主机、供电调度、维修调度、计划调度、客服调度以及动车调度为次核心圈的三环辐射的混合网络布局,为保障系统的稳定性,预防干扰明确保护对象。     

城市轨道交通灾害链演化网络模型及其风险分析——以地铁水灾为例

灾害链式演变是重大灾害形成的主要诱因,探明城市轨道交通典型灾害间的链式衍生发展规律对保障地铁运营安全意义重大。基于灾变链式理论和复杂网络理论,对城市轨道交通灾害事件的致灾因子、孕灾环境、承灾体特征及灾情链式传递规律展开研究;并以地铁水灾为例,构建灾害链演化网络模型;而后采用出入度、子网节点数、所含支链数和介数中心度分析法,对该过程进行风险分析。结论为:在城市轨道交通灾害演化系统中,各类灾害连接紧密、链生性强,传递性高;在地铁水灾演化网络中,车站用电设备故障、隧道结构性能劣化和地下承压水上升是风险控制的关键节点。研究成果为构建地铁运营风险预控与断链减灾体系提供理论支持。     

基于复杂网络的艰险山区铁路崩滑流灾害链全过程风险评估

艰险山区铁路沿线崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害频发,为保障山区铁路安全建设和安全运营,对山区铁路典型灾害链进行全过程风险评估意义重大。基于复杂网络理论,对山区铁路灾害事件的孕灾环境、致灾因子、承灾体特征及链式演化规律展开研究,分析山区铁路典型崩塌滑坡泥石流灾害链成灾机理,构建山区铁路崩滑流灾害链网络模型,利用网络节点出入度、子网数、支链数、介数中心度、边介数、连通度和平均路径长度7个评价指标,综合评估灾害网络节点的重要度和边的脆弱性。结果表明:在山区铁路崩滑流灾害演化网络中,淤埋线路、车站、桥涵和隧道,行车中断或瘫痪是风险控制的关键点。研究成果为艰险山区铁路崩滑流灾害链预防、断链减灾工作做出决策支持。     

基于复杂网络的北京地铁网络化发展分析

为了能够更好地针对地铁网络化运营的特点,分析地铁网络安全的管理方向,选取 2009、2012、2015 和2019 年 4 个时间节点,运用 Space-L 方法构建北京地铁网络拓扑结构,通过对比分析地铁站点与线路加入所产生的变化情况。基于复杂网络理论的相关概念,从动态和静态两个角度提出了 6 个评价指标,从而定量分析地铁网络建设对网络结构、性能的影响。结果表明,北京地铁在网络结构上的变化不大,并且从站点的比例来看,北京地铁网络中的功能特性仍然集中在少数站点。然而由于网络规模的迅速扩大,这部分站点的绝对数量有了大幅度提升,因此北京地铁的网络化管理需要从关注重点站点向网络化、系统化过渡。     

地铁运营突发事件应急处置能力评价体系研究

地铁作为一个相对复杂且紧密联系的系统,一旦发生应急事件,往往呈现链式或网状结构发展,从而造成严重损失,因此有必要对地铁运营突发事件应急处置能力开展评价研究。文章对地铁系统的风险和城市地铁应急处置能力的内涵进行分析,借鉴学习国内外应急能力评价的经验,构建包括应急准备能力、应急响应能力、抢险处置能力、信息传递能力、服务乘客能力等5个一级指标在内的地铁运营突发事件应急能力评价指标体系,并运用层次分析法给各相关指标赋予权重。选取广州地铁“7.30”神舟路停运事件应急处置案例,运用评价模型开展实证分析,评价广州地铁运营应急处置能力现状,分析存在的薄弱环节,最后提出地铁运营突发事件应急处置能力提升的相关对策。