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中国铁路网的网络特性及脆弱性研究

作　者: 江娟
导　师: 洪流
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统工程
关键词: 复杂网络中国铁路网网络模型网络特性脆弱性分析洪水
分类号: U212.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 27次
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内容摘要

中国是一个典型的大陆性国家，由于经济联系和交往跨度较大，铁路在我国的运输系统中具有不可替代的作用。它将整个国家联系起来的同时引导和促进其它运输方式以及国民经济的发展。铁路运输具有载运量大、运行成本低、安全准时、能源消耗少的特点，它不仅流量较大、距离较长的旅客和货物运输方面具有很大的优势；而且在流量较大、距离较短的旅客运输中也具有较大的优势。随着我国经济建设的快速发展，对我国铁路的发展以及铁路在自然灾害情况下的可靠性和应变能力也提出了更高的要求。复杂网络作为大量实际复杂系统的高度抽象，其理论与应用研究已经渗透到了数理、生命和工程学科等多个不同的领域。利用复杂网络的理论和方法能够很好的描述基础设施系统的内部结构和彼此间的关联关系，为复杂系统脆弱性的研究提供一个全新的视角和研究方法，有助于从整体上把握系统的复杂性和系统响应的动力学特性。近年来，对于复杂系统的网络特性的研究越来越多。大多是在复杂网络基础上，利用复杂网络理论对复杂系统的网络特性进行研究。例如利用节点平均度(k)，聚类系数()，网络半径()，平均路径( )，介数()等参数对基础设施进行研究。而对于脆弱性的研究，目前尚处于起步阶段。本文中运用复杂网络理论来研究中国铁路网，分析铁路网的结构和脆弱性，对铁路网的维护以及建设提供一定的建议。本文中，首先利用双层模型对中国铁路网建模，利用复杂网络的理论和方法对铁路网进行网络特性分析，介绍并总结了铁路网的聚类系数、度分布、介数等参量。其次，从拓扑结构和功能两个不同层次分析了铁路网的脆弱性，分别从随机攻击和蓄意攻击两个不同方面来分析，定义不同的攻击方式：随机攻击、最大度攻击、最大介数攻击、最大负载攻击以及洪水灾害等。网络特性分析是为更好地了解中国铁路系统，从而为功能分析提供基石。脆弱性分析的目的是为了提出有效的建议，从而更好的保护铁路系统。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 课题来源  9
  1.2 研究背景  9-10
  1.3 研究意义以及目的  10-11
  1.4 相关文献综述  11-14
  1.5 本文的主要研究内容  14-17
2 中国铁路网的网络特性分析  17-38
  2.1 中国铁路网的建模  17-20
  2.2 中国铁路网的拓扑特性分析与统计  20-27
  2.3 中国铁路网列车的行驶路径分析  27-30
  2.4 中国铁路网节点的可达性分析  30-38
3 中国铁路网的结构脆弱性分析  38-47
  3.1 中国铁路网在节点故障下的脆弱性  38-41
  3.2 中国铁路网络在边故障下的脆弱性  41-45
  3.3 中国铁路网在两种故障下脆弱性的异同  45-47
4 中国铁路网在洪水灾害下的脆弱性分析  47-56
  4.1 中国铁路网络边在洪水灾害下的脆弱性  47-51
  4.2 中国铁路网在洪水灾害下的损失  51-53
  4.3 中国铁路网在洪水灾害下的脆弱性分析  53-56
5 总结与展望  56-58
  5.1 全文总结  56
  5.2 研究展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
附录攻读硕士学位期间发表的学术论文  63

中国铁路网的网络特性及脆弱性研究

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