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基于复杂网络理论的铁路网可靠性研究

作　者: 江永超
导　师: 谭永东
学　校: 西南交通大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 铁路网 复杂网络 可靠性 小世界特性 无标度特性 全局效率
分类号: U212.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 205次
引　用: 1次
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内容摘要


铁路运输一直是我国综合交通运输的骨干,是国民经济的大动脉,对国家经济的发展和建设有着重要的促进作用。随着我国对铁路建设投资的不断增大,铁路建设正处于黄金发展时期。随着高速铁路网、既有线建设和电气化改造的进行,到2012年路网规模将达到11万公里以上,在今后路网规划和建设中如何提高路网的可靠性将成为一个重要的课题。复杂网络的研究已经成为当前国内外学术界的一个研究热点,复杂网络的基本理论和研究方法成为研究现实中各种系统或者网络的复杂性问题的一个有力工具。铁路网络作为一个典型的复杂网络,其可靠性直接影响着铁路功能是否能正常发挥。但在国内外的研究中,运用复杂网络研究铁路网可靠性的文献很少,因此从复杂网络理论研究铁路网的可靠性有十分重要的意义。铁路网的拓扑结构对铁路网的可靠性具有重要的影响。本文首先从复杂网络角度分析铁路网络的拓扑结构统计特征,针对铁路网络的特殊性,建立两种复杂网络模型：基于地理环境的铁路地理网络模型和基于列车运行的铁路运输网络模型,验证铁路地理网络模型属于小世界网络,铁路运输网络模型属于无标度网络。本文还利用网络的全局效率作为评判铁路网络复杂网络可靠性的指标,对铁路网络模型进行可靠性分析。依据铁路网实际情况,研究了铁路网可靠性影响因素,定义了铁路网可靠性。针对铁路路网旅行时间的特殊性,建立了基于可达性的铁路网络可靠性评价模型。最后,通过2008年南方大范围雨雪冰冻灾害天气导致铁路网大规模瘫痪的实例,验证该模型的可用性。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 复杂网络研究背景简介  10-11
  1.2 铁路运输在交通运输中的重要作用  11-13
  1.3 国内外交通运输复杂网络可靠性研究综述  13-15
    1.3.1 国外研究现状  13-14
    1.3.2 国内研究现状  14-15
  1.4 论文研究思路  15-18
第2章 复杂网络及其相关统计特征  18-28
  2.1 复杂网络的基本概念和统计特征  18-22
    2.1.1 平均路径长度(average path length)  19
    2.1.2 集聚系数(clustering coefficient)  19-20
    2.1.3 度与度分布(degree and degree distribution)  20-21
    2.1.4 介数(Betweenness)  21
    2.1.5 效率(Efficiency)  21
    2.1.6 节点相关度(Node correlation)  21-22
  2.2 复杂网络类型及其统计特征  22-27
    2.2.1 规则网络和随机网络  22-24
    2.2.2 小世界网络模型  24-26
    2.2.3 无标度网络  26-27
  2.3 本章小结  27-28
第3章 我国铁路网的复杂网络建模及特性分析  28-40
  3.1 铁路网络模型构建方法  28-31
    3.1.1 基于地理环境的铁路地理网络模型  29-30
    3.1.2 基于列车运行的铁路运输网络模型  30-31
  3.2 铁路网复杂网络特性分析  31-39
    3.2.1 复杂网络分析软件简介  32-33
    3.2.2 铁路地理网络的小世界特性  33-35
    3.2.3 铁路运输网络的无标度特性  35-39
  3.3 本章小结  39-40
第4章 基于复杂网络的铁路网可靠性分析  40-48
  4.1 铁路网复杂网络可靠性定义  40-41
  4.2 铁路网复杂网络可靠性指标  41-43
  4.3 铁路网复杂网络可靠性分析  43-46
    4.3.1 随机性攻击  44
    4.3.2 选择性攻击  44
    4.3.3 结果分析  44-46
  4.4 本章小结  46-48
第5章 考虑现实的路网可靠性评价模型  48-54
  5.1 铁路网可靠性评价影响因素  48-49
  5.2 铁路网可靠性分析模型  49-51
  5.3 基于可达性和旅行时间的铁路网可靠性评价模型  51-52
  5.4 实例分析  52-53
  5.5 本章小结  53-54
结论与展望  54-56
  结论  54
  展望  54-56
致谢  56-57
参考文献  57-60
攻读硕士学位期间发表论文  60

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路规划、勘测与设计 > 路网规划与经济调查
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