轴辐式枢纽网络系统的设施中断问题研究

摘要

随着经济与科技的发展，网络在人们生活和工作中所占的比重越来越大，从个人到集体，从企业到产业，从民族到全球的正常运转都维系着网络。其中，轴辐式枢纽网络的应用最为普遍，交通、通讯、物流以及许多领域都以这种网络结构为基础。作为轴辐式枢纽网络关键因素的节点，尤其是起到中转作用的枢纽节点，成为网络稳定运行的重要环节。当这些节点被中断时，将对整个网络产生严重的影响，其中最直接的表现方式即是网络运行成本的急剧上升。因此，如何识别对网络成本具有决定性影响的关键节点是本文研究的对象。
　　 首先，本文通过对现实状况的总结阐述了轴辐式枢纽网络中节点，特别是枢纽节点的重要意义，并对已有的选址问题和中断问题以及各种常用算法进行归纳和分析。其次，本文针对枢纽中位选址问题，提出枢纽功能性中断问题和模型，并通过数据测试比较遗传算法和禁忌搜索算法的优劣。然后，在枢纽功能性中断问题的基础上，提出面向整个网络的节点完全性中断问题，建立节点中断的上、下界模型，并对禁忌搜索算法进行改进，通过数据测试对三种改进算法展开比较。最后，本文将两种中断模型和禁忌搜索算法应用于中国航空网络实例中，通过计算结果分析中国航空网络中的关键城市，在资源有限的情况下，提出城市分级防御的规划建议，以及航空网络考虑中断情况下的资金准备。本文为轴辐式枢纽网络决策者在网络规划和防御问题上提供了理论参考和实践证明。