轴辐式枢纽网络系统的关键枢纽设施识别问题研究

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1、第25卷第3期2016年6月运筹与管理OPERATIONSRESEARCHANDMANAGEMENTSCIENCEV01．25，No．3Jun．2016轴辐式枢纽网络系统的关键枢纽设施识别问题研究杨瑶1，卢巍1’2，刘舒佶3(1．华中科技大学管理学院，湖北武汉430074；2．武汉纺织大学管理学院，湖北武汉430073；3．威斯康星麦迪逊分校工业与系统工程系，威斯康星．麦迪逊53706)摘要：作为轴辐式枢纽网络关键因素的节点，尤其是起到中转作用的枢纽节点是网络稳定运行的重要环节。当这些节点被中断时，将对整个网络产生严重的影响。最直接的表现方

2、式即是网络运行成本的急剧上升。因此本文研究如何识别对网络成本具有决定性影响的关键节点。首先，提出枢纽功能性中断问题和模型，并通过禁忌搜索算法进行求解。最后通过中国航空实例验证模型和算法在实际应用中的有效性。结果显示模型和算法能够有效识别出中国航空网络较重要的关键城市以及相对影响较弱的城市。可以为资源有限情况下，中国航空网络中各城市防御设施的合理分级和部署，为重点保护城市的鉴别提供依据和帮助。关键词：轴辐式枢纽网络；节点；中断模型；禁忌搜索算法中图分类号：C931文章标识码：A文章编号：1007-3221f2016)03—0085-09doi

3、：10．12005／orms．2016．0087CriticalFacilityIdentificationProblemsBasedOnHub·-and-·SpokeNetworkYANGJunl，LUWei2”，LIUShu-ji3(1．SchoolofManagement，HuazhongUniversityofScience&Technology，Wuhan430074，China；2．SchoolofManagement，WuhanTextileUniversity，Wuhan430073，China；3．Departmentof

4、Industrial&SystemEngineering，UniversityofWisconsin·Mad括on，1513UniversityAvenue，Mad蠡on，WI53706，US)Abstract：Node，particularlyhubnode，determinesthestabilityofahub-and-spokenetworkduetoitsbeingoneofthemostimportantelements．WhentherunningofnodesiSinterdicted．disastrousinfluence

5、ontheentirenet．workwouldbeinducedwhichmostlyadventsinthefigureofdrasticsoarintheoperationcostofthenetwork．Asaresuh．identificationofthecriticalnodesofahub．andspokenetworkisthetopicalSUbjectofthedissertation．Firstly．basedonthehublocationproblem，weestablishthehubinterdictionm

6、odel．ThenwesolvetheproblembyTabusearchalgorithm．Finally，weusethepracticalcaseofChina’Saviationtransportationindustrytoverifyourmodelandalgorithm’Svalidity．Resultsshowthatthemodelandalgorithmcaneffectivelyidentifythecriticalkeycityandnon-criticalcityinChina’Saviationtranspo

7、rtindustry．ItalsoprovidesthebasisandhelpforthereasonableclassificationanddeploymentofcriticalcitiesdefensesinChina’Saviationtransportationindustry一，一underlimitedresourcessituation．Keywords：hub—and—spokenetwork；node；interdictionmodel；tabusearchalgorithm0引言网络中轴辐式(HubandSpoke

8、)枢纽网络，即由非枢纽节点与枢纽节点(Hub)通过一定连接方式构成的网络在军事、航空、通讯、邮政、旅游等国家重要产业和国民日常活动得到广泛应用。但是轴辐式枢纽网络也有其弱点。一旦