基于复杂网络的全国铁路网络连通可靠性分析

摘要

我国是一个典型的大陆性国家，铁路在我国运输体系中占有相当重要的位置，铁路最显著的特点是载运量大、运行成本低、能源消耗少，即在大宗、大流量的中长距离的客货运输方面具有绝对优势。随着我国铁路的不断发展壮大，人们对铁路网络在处理日常及灾害情况下的可靠性及应变能力提出了更高的要求。 基于复杂网络理论对全国铁路网络进行可靠性评价，对于定位全国铁路网络中关键的枢纽点，引起人们对全国铁路网络故障的重视，对防备全国铁路网络遭到协同攻击和破坏，对于全国铁路网络合理的改扩建规划，发掘全国铁路网络潜力，提高全国铁路网络可靠性、服务质量和吸引力等都具有极其重要的理论和现实意义。 全国铁路网络的结构对于全国铁路网络的连通可靠性具有重要的影响，因此本文从复杂网络角度分析全国铁路网络的统计特征，然后从复杂网络通常所面临的两种攻击——随机性攻击和选择性攻击角度评价整个铁路网络的连通可靠性，提出了全国铁路网络的定义以及评价指标，确立网络的全局效率为全国铁路网络的连通可靠度。最后通过实例验证全国铁路网络在不同攻击模式下可靠性的变化情况，并引用常用的评价指标对其可靠性进行对比分析，得出全国铁路网络在不同攻击模式下的变化规律。

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致谢

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究意义

1.3 组织结构

2 道路交通网络可靠性研究综述

2.1 可靠性研究发展历史

2.2 道路网可靠性研究现状

2.3 复杂网络上的交通网络研究现状

2.4 复杂网络可靠性研究分析

3 复杂网络分析

3.1 背景

3.2 复杂网络的基本概念

3.3 复杂网络的静态特征

3.3.1 度和度分析

3.3.2 聚类系数

3.3.3 平均路径长度

3.4 复杂网络的拓扑结构

3.4.1 随机图理论

3.4.2 小世界网络模型

3.4.3 Scale—free网络

3.5 小结

4 全国铁路网络的连通可靠性研究

4.1 基础数据处理

4.2 全国铁路网络的静态特征

4.3 全国铁路网络的可靠性评价指标

4.3.1 最大连通子图的相对大小

4.3.2 网络的全局效率

4.4 小结

5 全国铁路网络实证研究

5.1 全国铁路网络的静态特征分析

5.2 全国铁路网络的连通可靠性分析

5.3 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

作者简历