基于复杂网络理论的城市轨道交通网络可靠性研究

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1、学校代码：密级：公开七交邊乂綮硕士学位论文基于复杂网络理论的城市轨道交通网络可靠性研究作者姓名李丽学科专业系统工程指导教师孙宏声高工培养院系交通运输学院二零一五年三月如交遂力硕士学位论文基于复杂网络理论的城市轨道交通网络可靠性研宄作者：李丽导师：孙宏声北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，捉供阅览服务，并采影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供査阅和借阅。总学校向家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文

2、在解密后适用木授权说明）学位论文作者签名导师签名签期：年签字口期年月丨口曰巾图分类号：柃代妈：密级：公：北京交通大学硕士博士学位论文基于复杂网络理论的城市轨道交通网络可靠性研宄作者姓名：李丽学号：导师姓名：孙宏声职称：尚工学位类别：工学学位学位级别：硕士学科专业：系统工程研究方向：交通运输系统工程北京父通大学年月致谢在举笔写这篇致谢的时候，猛然发觉自己即刻将离开校闶，两年半的研究生学习生活即将画上句号。在此谨向入学至今对我学习、生活中给予莫大支持、关心与帮助的的老师、朋友和亲人们致以最由衷的感谢。首先，感谢在本论文的选题及研究过程，给予悉心指导的导师孙

3、宏声高工、王喜富教授。孙老师待人和蔼可亲、治学严谨、思维敏捷、品格高尚，深深影响着我，教会我如何做人，如何做学问，如何搞科研，所学本领必令我受益终身。在王老师的带领与指导下我荣幸地参与了多项科研项目，使我得到了宝贵的锻炼机会；在论文研究过程中，王老师对论文方向、结构及思路给予了不倦的指导，倾注了大量心血；王老师知识渊博、视野开阔、高调做事、低调做人，更让我深受感染学会了许多处事为人的硬道理。还要感谢实验室沈喜生老师，在论文构建模型、算法设计等方面，均给与了我很多帮助与指导。衷心感谢实验室的兄弟姐妹们，秦予阳师兄、冯雪师姐、李孟良师兄等在研究生学习及论文

4、写作期间，给予了我热情的帮助和指导。实验室兄弟姐妹之情深深感动着我，他们生活态度乐观、求学态度勤奋，潜移默化的影响着我，让我的研宄生生活充实并快乐，我会一直记得与他们一起美好的学生时光。此外感谢答辩委员会的各位老师，感谢你们百忙之中抽出时间审阅我的论文为我指点迷津。特别感谢我的家人与朋友，他们的理解、支持与鼓励令我在学习生涯中不断前行，是我顺利完成学业的最大支柱。北京交通大学硕士学位论文屮文摘耍中文摘要摘要：随着社会经济的飞速发展，城市规模不断扩大，城市人口急剧增加，城市轨道交通作为城市公共交通优先发展的对象，在超大城市中已经形成网络化运营模式，逐步成

5、为保障城市可持续发展的核心要素。城市轨道交通网络规模不断发展，网络结构日益复杂，面临越来越多的内部与外部挑战，如线路或车站出现故障或遭到攻击等突发情况，急需通过研究城市轨道交通网络的结构特性及可靠性，有针对性地优化网络结构及可靠性，保障城市轨道交通网络的正常运行。本文首先系统地阐述了复杂网络的基本理论及其模型，综述了加权网络典型模型的演化过程以及加权网络的静态特征参数。结合中国超大城市的轨道交通网络发展现状，以北京市为例应用方法构建城市轨道交通无权网络模型，在此基础上用车流量为各线路赋权，构建了城市轨道交通加权网络模型，并对网络拓扑复杂特征进行分析，证

6、明轨道交通网络具有无标度特性，不具备小世界特性。根据城市轨道交通网络可靠性定义及其影响因素，设计了城市轨道交通网络可靠性测度并对其量化处理。由于城市轨道交通网络的特征参量较多，综合考虑节点或边的局部重要性与全局重要性，构建了基于重要度贡献的节点重要度评估模型和基于端点重要度贡献的边重要度评估模型，确定北京市轨道交通网络中各站点与区间的重要度，并验证模型的有效性。设计了对城市轨道交通网络的攻击策略及其算法，并通过仿真实验对各攻击过程模拟，分析了各个可靠性测度在不同攻击策略下的变化趋势，得出动态演化曲线。仿真结果表明：（城市轨道交通网络可靠性测度变化均存在

7、阈值，少部分节点与边在网络中起着至关重要的作用，这些节点或边失效后网络的性能会迅速降低；（城市轨道交通网络对随机攻击、初始重要度优先攻击具有一定抵抗力，对动态重要度攻击网络表现出明显的脆弱性；（与边失效攻击相比，点失效攻击下的网络更容易崩溃。最后，提出了城市轨道交通网络可靠性优化措施，具有一定的实际参考价值。关键词：城市轨道交通网络；复杂网络理论；拓扑特性；攻击策略；可靠性分类号：北京交通人学硕士学位论文：，：；；；；：北京交通大，硕学位论义目录中文摘要研究背景及意义国内外研究综述复杂网络可靠性研究现状加权复杂网络研究现状交通运输网络研究现状研究内容与

8、框架本章小结复杂网络基础理论及应用复杂网络的概念网络的特征参数复杂网络的典型模型随机网络规则网