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基于区域攻击的城市互补交通网络脆弱性分析
| 论文题名： | 基于区域攻击的城市互补交通网络脆弱性分析 |
| 关键词： | 城市轨道交通;城市路网;互补交通系统;脆弱性;区域攻击 |
| 摘要： | 随着社会经济的发展和城市化建设的不断推进，城市公共交通，特别是城市轨道交通已经成为了许多城市解决交通拥堵问题的首选方案。在人口密集的大城市中，城市轨道交通承载着大量城市居民的出行任务，在公共交通系统中占有举足轻重的地位。但是设备故障、交通事故、极端天气、自然灾害等突发事件都有可能导致城市轨道交通出现运营和安全问题，严重影响人们的出行效率和人身安全。因此，如何分析包括城市轨道交通在内的公共交通系统在遭遇突发事件时的性能响应，找出其中的关键站点并加强保护，成为了近年的研究热点。目前，国内外对于城市公共交通系统脆弱性的研究大多是针对单一模式的系统，比如说公交或者地铁，灾害方式也多集中于网络拓扑攻击的情形，较少有研究考虑站点之间的地理位置关系，例如在遭遇自然灾害、炸弹袭击等破坏时可能出现的特定区域内站点同时故障的情形。本文提出了一种分析由地铁网络和城市路网组成的互补交通系统在区域攻击下的脆弱性分析框架，并以武汉市轨道交通和道路系统为实例进行分析，验证该框架的可用性与有效性。 首先，本文给出了公共交通系统脆弱性和区域攻击的定义，介绍了两种区域攻击模型：以节点为中心的区域攻击（Node-Centered Spatially localized failures NCSLFs）和以圆形为攻击区域的区域攻击（Circle-Shaped Spatially localized failures CSSLFs），并讨论了识别城市轨道交通关键区域的方法。 其次，本文以武汉市轨道交通为例，基于四种攻击策略（随机攻击、以随机选择地点为攻击中心的区域攻击，以及基于度优先和基于节点数优先的两种攻击范围为圆形的区域攻击）和三种性能指标（平均度、最大团尺寸、可达性），分析了同脆弱性。仿真结果表明，城市轨道交通在随机攻击下比在以随机选择地点为攻击中心的区域攻击下的脆弱性更大；而基于度优先的圆形区域攻击相较于基于节点优先的圆形攻击会对系统造成更大的破坏。 最后，本文从互补视角对武汉市轨道交通和道路系统构成的互补系统在上述几种区域攻击下的脆弱性进行了研究。结果表明，考虑互补关系时，城市轨道交通在不同攻击策略下的脆弱性都得到了明显下降。 |
| 作者： | 肖明辉 |
| 专业： | 系统工程 |
| 导师： | 洪流 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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