關(guān)于城市軌道交通運輸網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效抗毀性研究

武可心

西安交通工程學(xué)院交通運輸學(xué)院 陜西 西安 710000

正文：

城市軌道交通內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，各個車站在軌道交通系統(tǒng)中緊密相連，一旦軌道交通系統(tǒng)某個節(jié)點出現(xiàn)故障，其影響將會通過網(wǎng)絡(luò)迅速傳播，導(dǎo)致軌道交通出現(xiàn)大范圍擁堵，嚴(yán)重影響人們的出行。軌道交通某個節(jié)點的失效并引發(fā)其他節(jié)點失效的情況稱為級聯(lián)失效，為確切城市軌道交通的安全穩(wěn)定運行，相關(guān)人員需要加強對級聯(lián)失效問題的研究，分析網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效的抗毀性，以此來促進城市軌道交通系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，在方便人們出現(xiàn)的同時，促進城市地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。

一、城市軌道交通運輸網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效基本模型

（一）分配交通流

部分地區(qū)城市軌道交通系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量不足，網(wǎng)絡(luò)中邊數(shù)量不足，一旦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中某一個節(jié)點出現(xiàn)失效的問題，其他能夠起到替代作用的路徑嚴(yán)重不足，無法對失效的節(jié)點及時修復(fù)。同時，網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效的模型需要充分考慮邊權(quán)時間因素，最短路的通行時間遠(yuǎn)低于可替代路線的通行時間，為此需要在選擇路線的過程中優(yōu)先選取最短路徑。針對規(guī)模比較小，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單的軌道交通網(wǎng)絡(luò)，需要優(yōu)先采用全有全無的配流計算方法，實現(xiàn)對客流的合理分配。在具體操作過程中，首先需要將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)初始化處理，明確各邊的具體時間阻抗，計算出出發(fā)地和目的地的最短距離，使用Floyd算法進行計算，保證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，在完成計算后，需要將全部的交通量在最短路徑上進行合理的分配。在交通流分配過程中，換乘站與普通車站需要采取差異化的分配方法，重點分析換乘所需的時間和次數(shù)，對于特定的換乘節(jié)點需要進行加權(quán)處理。在實際操作中，可以將換乘站轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌奶摂M化站點，利用換乘邊將站點連接。

（二）流量重分配

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)如出現(xiàn)失效節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會出現(xiàn)顯著改變，乘客需要重新選擇最短路徑，這也會導(dǎo)致節(jié)點的交通壓力增加，如交通流量達(dá)到節(jié)點的極限，則會在該節(jié)點位置產(chǎn)生嚴(yán)重的失效問題，進而引發(fā)交通擁堵的發(fā)生，節(jié)點位置的阻抗增加，邊權(quán)值同步增長，但該節(jié)點的運輸能力不會全部喪失。節(jié)點的擁擠程度與阻抗變化情況密切相關(guān)，綜合阻抗數(shù)值越大，節(jié)點擁堵情況越嚴(yán)重，節(jié)點失效導(dǎo)致的其他節(jié)點失效會引發(fā)邊權(quán)值增加，軌道交通網(wǎng)絡(luò)最短路徑同步變化，交通流量會進行二次分配，直至未產(chǎn)生新的失效節(jié)點為止。在實際處理過程中，節(jié)點失效引發(fā)的其他節(jié)點容量低于流量的問題，需要增加節(jié)點阻抗，不可直接刪除處理，由于設(shè)備故障以及外界因素引發(fā)的節(jié)點失效，需要將與之相鄰的節(jié)點全部刪除。

（三）主要變量

城市軌道交通各個區(qū)間以及各個節(jié)點的客流量共同構(gòu)成了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的整體負(fù)荷，在實際分析中可以假定乘客在出行過程中重點會選擇終點位置與起點的最短路徑，通過初始流量以及路徑分配處理后能夠獲取某個節(jié)點的具體交通量情況。城市軌道交通各個車站在全部設(shè)備正常運行的情況下最大的通過客流量為車站客流的集散能力。城市軌道交通車站的客流集散能力會受到前期規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)成本等因素的限制，在進行客流量預(yù)測過程中需要留置適當(dāng)?shù)目臻g，依據(jù)實際需求確定車站的具體規(guī)模。

（四）級聯(lián)失效的算法

級聯(lián)失效在計算過程中需要首先確定各個邊的權(quán)重，建立無向加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)模型。尋找任意節(jié)點之間的最短路徑主要通過Floyd算法，依據(jù)全無和全有的方式將交通需求分配到網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點之中，確定初始流量和初始容量。及時刪除網(wǎng)絡(luò)中失效節(jié)點和與之相鄰的節(jié)點，組成全新的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)，并在此計算流量以及最短路徑，分析各個節(jié)點流量與容量之間的關(guān)系。

二、級聯(lián)失效抗毀性評估

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點出現(xiàn)級聯(lián)失效后，正常節(jié)點數(shù)量與初始節(jié)點數(shù)量之比為有效節(jié)點比，該指標(biāo)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)失效的整體規(guī)模做出科學(xué)的分析，評估級聯(lián)失效對城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響，有效節(jié)點比數(shù)值越高，表明城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效抗毀性能越強。衡量城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)失效后產(chǎn)生的破壞情況可以利用網(wǎng)絡(luò)效率這一指標(biāo)，軌道交通網(wǎng)絡(luò)中兩個節(jié)點距離的倒數(shù)即為網(wǎng)絡(luò)效率，在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中包含諸多節(jié)點，所有節(jié)點效率的平均值代表了網(wǎng)絡(luò)的整體效率，一旦出現(xiàn)級聯(lián)失效的情況，可利用網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效狀態(tài)下的效率與初始狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)效率之比分析抗毀性，數(shù)值越高，抗毀性越強。

結(jié)束語：

城市軌道交通關(guān)系到城市的經(jīng)濟發(fā)展，與人們的切身利益密切相關(guān)，為此需要加強設(shè)計和研究，確保其發(fā)揮出應(yīng)有的作用。城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含多個節(jié)點，對不同節(jié)點進行有效的級聯(lián)失效分析能夠準(zhǔn)確判斷城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的運行情況，便于管理人員制定合理的應(yīng)對措施，提高軌道交通運行的穩(wěn)定性和安全性，值得全面推廣。