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原文传递城市轨道交通网络生成技术及可靠性分析

论文题名：	城市轨道交通网络生成技术及可靠性分析
关键词：	城市轨道交通;网络生成技术;可靠性分析;系统故障树;性能优化
摘要：	城市轨道交通网络会受到非常态交通事件的影响,要缓解非常态交通事件造成的不利影响,必须深刻认识网络拓扑性质的变化规律,深化轨道交通网络可靠性研究。若在轨道交通网络设计阶段就将可靠性问题考虑进去,将会提高整个轨道交通系统的性能,减弱非常态下的系统不稳定性,将系统干扰因素降到最低。因此,研究城市轨道交通网络生成技术及可靠性分析有着重要的理论价值和现实意义。论文针对我国城市轨道交通网络设计的合理性有所欠缺,网络可靠性缺乏足够保障的问题,在充分总结国内外城市轨道交通网络设计已有研究理论和成果的基础上,分析城市轨道交通需求特征,构建城市轨道交通网络生成模型,并基于连通可靠性分析提出城市轨道交通网络优化方法,以实现城市轨道交通网络连通可靠性最优,论文主要研究工作如下: 　　基于系统动力学理论,建立了轨道交通与城市空间系统的耦合关系模型,通过仿真分析了城市轨道交通网络布局、规模与城市空间结构、土地利用性质等因素的互动关系;基于随机效用理论,建立了基于个体离散选择的轨道交通客流需求预测模型,分别采用NL模型计算在无轨道交通条件下的各交通方式分担结构和MNL模型计算其他交通方式向轨道交通转移的比例,发现自行车和常规公交向轨道交通转移的比例大于小汽车向轨道交通转移的比例,最终得到远期城市轨道交通客流需求。　　从城市轨道交通网络层次分级、城市客流集散点筛选、网络合理规模匡算、网络形态选择到初始轨道交通网络搜索的思路,构建了初始轨道交通网络生成方法。相比传统的轨道交通网络设计方法,提出了基于粗糙集BP神经网络的客流集散点分级方法、基于客流集散点连通度分析的网络合理规模匡算方法、基于片区客流强度的轨道交通网络形态确定方法以及以客流集散点覆盖最大化为目标的城市轨道交通网络搜索方法,实现了初始轨道交通网络布设全过程的定量化。　　研究了城市轨道交通网络的复杂网络特性,通过建立Space L及Space P空间模型进行网络静态特征及拓扑结构分析,并以苏州市初始轨道交通网络为实例进行研究,发现城市轨道交通Space L空间网络平均度接近于2,簇系数为0,直径较大,且具有类似最小生成树的结构,得出Space L网络为随机网络;城市轨道交通Space P空间网络平均度为25.3,簇系数为0.71,直径较小,得出Space P网络具有小世界网络的特性。　　界定了城市轨道交通网络可靠性的内涵,通过系统故障树分析探讨了影响城市轨道交通网络可靠性的因素,提出了连通可靠性、出行时间可靠性以及服务质量可靠性等测度指标,并对测度指标进行了对比分析;分析了复杂网络可靠性失效的方式,发现城市轨道交通网络在节点随机故障情况下具有较好的可靠性,但在节点遭受恶意攻击情况下较为脆弱,尤其是基于最大连通子图的介数降序攻击时最为脆弱。基于全局网络效率最优建立了轨道交通复杂网络可靠性优化模型,采用禁忌算法对模型进行了求解,并将优化前后的网络进行对比,发现优化后的网络在节点失效时的最大连通子图相对尺寸明显大于优化前,平均路径长度及直径小于优化前,优化后的网络连通可靠性更优。
作者：	何明
专业：	交通运输工程
导师：	过秀成
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文