生命线工程网络系统抗震可靠性分析

摘要

生命线工程系统是指维系现代城市功能和区域经济功能的基础性工程设施系统。它包括电力系统、交通系统、城市供水、供热、供燃气系统。现代城市迅速发展，对生命线系统的依赖性增强。地震后生命线工程系统的性能直接决定了灾后生活和生产的恢复以及抢险工作的进行。因此，为了确保地震作用下生命线工程的安全，需对生命线工程系统进行抗震可靠性分析。生命线工程系统分布在一个很大的地理空间上，构成了一个网络系统。网络系统的可靠度分析问题是典型的“NP-Hard”问题，国内外学者对此进行了大量的研究。在本文研究中，以能否降低计算复杂性作为判定标准，系统的分析了国内外的一些常用算法的优劣。研究结果表明：最小路为基础的递推分解算法能够有效的降低计算复杂性，在大型网络可靠度的求解过程中明显的优于其他的算法，但是该算法不适用于元件可靠度较低的情况。基于最小路递推分解算法存在的问题，本文展开进一步深入研究。首先，为了缓解递推分解算法分解过快而导致算法空间复杂性的问题，采用了硬盘存贮的技术。其次，为了实现元件可靠度较低情况下系统可靠度的分析，本文中结合递推分解的思想和最小割搜索的方法，提出了基于最小割的递推分解算法，实现了强震条件下的生命线工程系统可靠度的分析。研究结果表明：合理的运用最小路和最小割递推分解算法，可以实现不同地震烈度条件下生命线工程系统的抗震可靠性分析。同时，本文分析了递推分解算法的收敛性能，并为进一步改进递推分解算法提供了建议。在此基础上，本文采用最小割递推分解算法进行了沈阳市主干供气管网的抗震可靠度分析。关键词：生命线工程，网络系统，抗震可靠度，递推分解算法，最小路，最小割

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1概述

1.2生命线工程系统抗震可靠性研究的基本内容

1.3网络系统可靠度问题的分类及计算复杂性分析

1.3.1网络系统可靠度问题的分类

1.3.2网络系统可靠度的计算复杂性分析

1.4网络系统可靠度现有算法分析

1.4.1概率解析算法

1.4.2随机模拟算法

1.5本文的工作及论文组织

第2章系统可靠性分析的数学基础

2.1图论的基本知识

2.1.1图的定义

2.1.2图在计算机中的存贮方式

2.1.3最小路和最小割的定义

2.1.4最小路的搜索方法

2.1.5平面图和对偶图

2.2系统可靠性的基础知识

2.2.1结构函数

2.2.2单调关联系统

2.2.3对偶与互补

第3章最小路递推分解算法

3.1概述

3.2最小路递推分解算法的基本原理

3.2.1边权网络系统的最小路递推分解算法

3.2.2点权网络系统的最小路递推分解算法

3.2.3网络的存贮模式及最小路的搜索

3.3最小路递推分解算法存在的问题及改进

3.4本章小结

第4章最小割递推分解算法

4.1概述

4.2最小割递推分解算法的基本原理

4.2.1网络图存贮方式的选择

4.2.2最小割的搜索方法

4.2.3边权网络系统的最小割递推分解算法

4.2.4点权网络系统的最小割递推分解算法

4.2.5多源点多汇点的网络系统

4.3简单算例的分析

4.4本章小结

第5章递推分解算法收敛性能分析

5.1元件可靠度随机分布对系统可靠度收敛速度的影响

5.2递推分解算法的收敛性能分析

5.3最小路和最小割独立生成的递推分解算法

5.4本章小结

第6章沈阳市主干供气管网抗震可靠性分析

6.1工程背景

6.1.1城市概况

6.1.2地震地质构造

6.1.3工程地质及场地类别划分

6.2沈阳市主干供气管网系统抗震可靠性分析

6.2.1沈阳市主干供气管网现状

6.2.2管线的抗震可靠度计算

6.2.3网络模型的建立与存贮

6.2.4系统抗震可靠度的计算

6.3本章小结

第7章总结与展望

7.1研究总结

7.2工作展望

参考文献

致谢

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果