基于复杂网络理论的铁路客运网特性分析及应急站点区域规划的应用

摘要

随着我国基础设施的不断兴建，铁路系统日益完善，目前已形成“八纵八横”的布局规划，铁路客运网作为交通运输系统的主要组成部分之一，与社会经济发展和人民日常出行息息相关，一旦出现突发事件，就会使得铁路客运网遭受不同程度的损害，甚至瘫痪，造成巨大的损失，因此，保障铁路客运网的安全运营具有重要的意义。 铁路客运网作为一个典型的、开放的运输系统，其内部结构与运行规律随着路网的扩大而变得日益复杂。传统的铁路的应急措施侧重于应急管理体制与机制分析、人员疏散、救援基地选址和资源调配等方面，很少关注日益增长变化的路网结构，从网络拓扑结构角度出发对铁路客运网进行研究，能为铁路应急管理与救援提供新的参考。本文运用复杂网络理论，对全国铁路客运网进行了特性分析，其主要工作与研究结论如下： （1）介绍了复杂网络基础理论，并在此基础上对铁路客运网的拓扑结构进行分析。通过分析相关统计参数可知，铁路客运网覆盖范围广，车站之间链接合理，发车次数多，布局呈现区块性特点；同时在不考虑权重影响的情况下，铁路无权客运网呈现出小世界、无标度特性。 （2）以铁路无权有向客运网为例，对铁路客运网的鲁棒性进行了仿真分析，发现铁路客运网的路网结构在面对随机攻击时呈现鲁棒性，面对蓄意攻击时呈现脆弱性，且攻击介数较大的车站相比起度值较大的车站而言，更容易使路网崩溃，一定程度上反应了度值、介数较大的车站在路网中重要作用，为铁路应急管理工作提供了参考。 （3）以复杂网络理论为基础，提出铁路站点重要性评估的方法，定义了站点重要性指标，并对全国铁路客运网进行了实例应用，得到了 33 个重要性站点，并对这些站点的分布情况进行了相应的分析，给出了一些铁路应急站点区域规划与建设方面的相关建议。

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