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山西铁路客运复杂网络脆弱性分析
| 论文题名： | 山西铁路客运复杂网络脆弱性分析 |
| 关键词： | 铁路客运;无向加权网络;脆弱节点;运行效率 |
| 摘要： | 在经济高速发展的当下社会，基础设施建设和人才的跨区域流动促进了我国铁路客运的蓬勃发展，铁路客运成为人们中长途出行的重要选择之一。然而，近年来铁路安全事故时有发生，铁路客运网络在应对我国人员流动密集的现状时，运行效率仍有待提升，这些现状反映了我国铁路客运网络存在一定的脆弱性。因此，研究铁路客运网络中脆弱环节的有效识别和保护，对铁路客运网络的高速、高效运行和健康发展有着实际的应用意义。 本文从复杂网络的角度对山西省铁路客运网络进行了研究。针对山西省铁路客运网络中暴露的脆弱性问题，结合车站间车次的密集程度极大影响人们的出行体验和铁路客运网络运行效率的实际情况，统计了山西省境内铁路线路和火车客运站的实际分布情况，并运用复杂网络理论的建模方法，构建了一个描述山西省铁路客运网的无向加权网络。同时，针对山西省铁路客运网络的无向加权特性，设计了一套特征参量体系，通过Pajek软件和Matlab软件进行计算，定量的描述了山西铁路客运网络的性质。从计算和统计结果中发现，山西省铁路客运网络具有明显的小世界特性和无标度特性。并且，相比无向无权网络，应用无向加权网络模型分析山西铁路客运网，能更准确的反应山西铁路客运网的复杂特性。 继而，对所构建的网络进行网络效率的计算，定量的分析了山西省铁路客运网络的脆弱性。提出了一种有效识别无向加权网路中的脆弱环节的方法，并且识别出了网络中存在的可能对网络造成严重损毁的脆弱环节，从而得出了如下结论:山西铁路客运网络中存在脆弱节点，并且节点的度和节点的介数均是影响网络效率的重要因素，度大的节点和节点介数大的节点对网络效率的影响较大，但节点度和节点介数的大小均不与节点脆弱性成正比。同时，山西铁路客运网络中也存在脆弱边，并且边权重和边介数均是影响网络效率的重要因素，权重大的边和介数大的边对网络效率的影响较大，但边权重和边介数的大小均不与边的脆弱性成正比。当网络规模发生变化时，对网络效率变化起主导作用的脆弱环节亦是动态变化的。最后，给出了针对网络脆弱环节的改进意见。 |
| 作者： | 王晓耕 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 王文寅;邓建平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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