基于复杂网络理论的城市轨道线网可靠性研究

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1、硕士学位论文基于复杂网络理论的城市轨道线网可靠性研究InvestigatingReliabilityofUrbanRailTransitNetworksbyMeansofComplexNetworkTheory作者姓名：鄞兰兰学科、专业：窒道运猃拯型皇笪理学号：21006236指导教师：蔓题垦熬握完成日期：垄Q!兰生墨旦垒旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。

2、尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：基王复盘圆经堡诠鲍遗壹垫道缦圆互靠蛙盟窒作者签名：——j翠兰Il—一日期：上啦年—』月—乒日火连理I：人学硕十学位论文摘要随着我国大中城市近些年出行需求的快速增长，为缓解由此带来的同益严重的交通拥堵问题，各大中城市越来越重视公共交通

3、系统的规划和建设；而城市轨道交通系统由于具有运量人、速度高、安全町靠、准点舒适等优点，规划和建设城市轨道公交线网成为发展公共交通的一大趋势。与此同时，在R益复杂的社会环境(如人为恶意破坏)和偶发自然灾害(如洪水、地震等)不可避免的影响下，城市轨道交通系统的安全性、可靠性也成了各相关部门关注的焦点之一。本论文的选题正是基于这样一个现实。近些年，复杂网络理论(或称网络科学)的研究取得了重大突破；而基于复杂网络理论来研究城市轨道线网的可靠性，对于传统的轨道交通系统相关研究来说是一个重大突破。传统的方法主

4、要是从客运量、客运周转量、平均运距等方面来评价城市轨道交通系统的优劣，这里所缺失的是对网络结构的评价，而网络结构的优劣直接影响网络系统的运行效率、安全和可靠性等。本论文从网络科学的角度出发，研究城市轨道线网的结构、进而探索这些结果所揭示的与可靠性相关的问题，并给出了一系列评价指标，这包括最大连通予图的相对大小以及网络效率、节点重要度等。本论文分析了这些指标对于城市轨道线网改扩建规划和网络安全及可靠性改善等的现实意义。在此基础上，本论文应用前面提出的方法分析了深圳市轨道线网系统的可靠性。首先计算了深

5、圳市规划的不同阶段(2011年、2016年和2030年)轨道线网的特性指标，并进行对比分析：发现规划的2030年城市轨道线网的连通性有待提高。继而进行网络的可靠性评价：假定两类恶意攻击行为一随机性攻击和蓄意性攻击发生时，根据线网系统可能遭受的破坏计算线网可靠性指标的变化；通过研究这些变化，本论文发现深圳市轨道线网表现出明显的无标度网络特性，即对随机性攻击表现出较强的鲁棒性，而对蓄意性攻击则表现出脆弱性。由于城市轨道交通系统是城市公共交通的一个子系统，其nJ‘靠性是与地面公交网络息息相关的。因此，本

6、论文接着研究了常规公交系统对城市轨道线网系统可靠性的影响，发现常规公交以其建设费用小、灵活性强的优势弥补了城市轨道线网所存在的不足，对其网络特性有补充和提升作用。最后以一个简易网络为例介绍了考虑出行需求时网络可靠性的计算方法，并且用删除法对网络节点的重要性进行排序。本研究试图为城市轨道公交线网系统的口J-靠性和安全保障研究和实践提供理论支撑。关键词：城市轨道线网；复杂网络；可靠性；随机性攻击；蓄意性攻击；常规公交基『．复杂网络理论的城市轨道线网可靠性研究InvestigatingReliabili

7、tyofUrbanRailTransitNetworksbyMeansofComplexNetworkTheoryAbstractThefast—increasingtravcldemandjnmedium—andlarge-sizedcitiesinChinahasputthegovernmentsatvariouslevelsunderhugepressuretomitigatetheever—worseningtrafficcongestionandpollutionproblem．Toad

8、dressthisproblem，ahugeamountofeffortandcapitalhasbeeninvestedinplanning，constructingandimprovingurbanpublictransitsystems．Inthisprocess．amaintrendiSthelarge—scaledconstructionofurbanrailtransitsystemsacrossthecountrybecausethesystemsofthiskind