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原文传递客流作用下地铁网络脆弱性评估及关键站点识别研究

论文题名：	客流作用下地铁网络脆弱性评估及关键站点识别研究
关键词：	地铁网络;脆弱性;复杂网络理论;级联失效;关键站点识别;组合赋权法
摘要：	地铁作为我国城市轨道交通系统的主要制式结构，为我国城市交通的可持续发展做出了突出贡献。但是，运营环境封闭、客流负载大等特征导致地铁网络具有显著的脆弱性。由于地铁网络的后期改扩建过程难度大、成本高，采取合理的运营管理策略是降低地铁网络脆弱性水平的最优方案。同时，由于地铁站点的区位条件、连接关系和客流强度不同，导致每个站点在网络中的重要程度不同。研究多种因素对地铁网络脆弱性的作用机制、分析每个地铁站点的重要程度是保障地铁网络安全高效运营的前提和基础。因此，本文在考虑客流作用的基础上研究多种因素对地铁网络脆弱性的影响，探究地铁网络关键站点的识别方法。　　首先，提出了客流作用下的地铁网络脆弱性评估方法。结合地铁网络的结构属性和功能属性，明确其脆弱性的内涵和影响因素；提出随机攻击、最大度数攻击、最大介数攻击和最大强度攻击4种攻击策略，结合地铁网络的工程实际和运营现状定义站点负载和容量，改进传统的站点容量模型，基于剩余容量负载分配策略构建地铁网络级联失效模型；提出一种融合结构脆弱性评估指标和功能脆弱性评估指标的地铁网络脆弱性综合评估指标：网络运输能力损失率。　　其次，提出了客流作用下的地铁网络关键站点识别方法。从静态和动态2个维度选取8个指标构建关键站点识别指标体系；分别采用三角模糊层次分析法（TriangularFuzzyAnalyticHierarchyProcess，TFAHP）、基于斯皮尔曼等级相关系数改进的CRITIC法（CriteriaImportanceThoughIntercrieriaCorrelation，CRITIC）和博弈论组合赋权法确定站点重要性评估指标的主观权重、客观权重和综合权重；利用马氏距离改进的逼近理想解法（TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoanIdealSolution，TOPSIS）确定地铁站点的综合重要程度排序，从而识别关键地铁站点。　　最后，以西安市地铁网络为例开展实证性研究。基于西安市地铁网络的客流数据和SpaceL法构建加权拓扑网络结构模型；利用MATLAB软件仿真分析攻击策略、容量调节系数和乘客换乘率对地铁网络脆弱性的影响，结合灵敏度分析方法探讨容量调节系数和乘客换乘率的最佳取值；将西安市地铁网络的运营时间划分为6个时段，识别西安市地铁网络在不同运营时段的关键站点。研究结果表明：攻击策略对地铁网络脆弱性的影响与容量调节系数和乘客换乘率的取值有关，通过增大容量调节系数、降低乘客换乘率可以有效提高地铁网络在各种攻击策略下的抗毁性水平，容量调节系数和乘客换乘率取值为0.5较为合适；西安市地铁网络在6个时段共有21个关键站点，这21个关键站点的重要性等级和重要性原因各不相同，地铁运营管理部门需要根据关键站点等级划分结果和重要性特征对关键站点进行分类管理。　　本文对地铁网络的脆弱性机理和站点重要性排序方法展开了深入的研究，可为地铁运营管理部门制定精准化车站管理方案提供依据，从而降低地铁网络的脆弱性水平。
作者：	刘杰
专业：	交通运输工程
导师：	马壮林;王浩
授予学位：	硕士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2022