考虑地震动空间变化的区域公路网连通可靠性研究

区域公路网是社会交通大动脉和地震灾害救援生命线,连通可靠性反映了地震灾害发生后公路网的通行能力,地震动受震源位置及震中距的影响而具有显著的空间变化,对公路网的震后破坏状态具有重要影响。以邯郸地区公路网为研究对象,通过设定震源位置与震级,研究地震动空间变化影响下的区域公路网连通可靠性。首先,设定邯郸市1830年磁县大地震及一个虚拟地震为地震情景,分别设置震级为M6.0、6.5、7.0和7.5,基于地震动衰减关系表达地震动空间变化,得到公路单元对应的PGA。然后,结合地震易损性模型分析公路单元震后通行概率。最后,针对区域公路网空间范围大的典型特征,优化城市道路所用的最大可能状态算法,对邯郸地区公路网进行连通可靠性评估。结果表明,区域尺度下公路网络单元和节点数量多、空间展布复杂,其抗震连通可靠性与既有公路分布、区域城市位置等因素密切相关,地震动空间变化显著影响公路单元的震后破坏状态和通行概率,研究成果可为区域尺度公路网地震灾害评估及抗震韧性研究提供参考。

考虑地震动场空间变异性的城市供电-燃气系统连通可靠性研究

城市供电系统和燃气系统(简称“电-气系统”)是生命线系统的重要组成部分,地震作用下系统内结构和设备等设施受到不同程度的破坏,会导致电-气系统服务功能下降或丧失。文中基于非一致地震动场和系统元件地震易损性模型,提出了电-气系统抗震连通可靠性评估模型。首先,根据地震动参数衰减关系生成空间非一致地震动场,结合电-气系统主要元件地震易损性模型,计算空间地震动场下不同系统元件的失效概率;其次,为考虑元件地震破坏的不确定性,利用Monte Carlo方法模拟地震对系统元件造成的破坏,并通过修改系统网络拓扑的邻接矩阵来反映元件失效。考虑燃气门站邻近的供电节点失效导致的燃气系统源点故障,以及发电厂邻近的供气节点失效导致的供电系统源点故障,建立了双向耦合系统的分析模型;最后,通过IEEE30供电系统与47节点燃气系统对该框架进行了验证。研究结果表明:地震动场空间变异性对系统抗震性能影响显著,相较于一致地震动场,空间地震动场中供电系统和燃气系统连通可靠度分别下降了20.2%和18.7%。电-气系统双向耦合中,供电系统和燃气系统的连通可靠度分别下降了9.4%和22.1%;空间地震动场中,供电系统元件的易损性大并且系统抗震连通可靠度较低,供电系统对燃气系统的影响更大。

考虑地震强度空间变异性的地铁系统连通可靠性分析

考虑地震强度的空间变异性,本文提出一种以震后通行能力为目标的地震作用下地铁系统连通可靠性评价方法。首先,根据历史地震资料和地震烈度衰减关系,开展目标区域地震危险性分析,生成具有空间变异性的地震动峰值加速度场;其次,采用图论建模方法构建地铁网络拓扑模型,并将地震动场输入网络;再次,结合结构地震易损性模型计算地铁车站、区间隧道的地震失效概率,并模拟地铁网络的震后状态;最后,引入有效连通的概念建立了3种指标:网络连通可靠度、车站连通可靠度和运营线路故障率,基于Monte Carlo模拟方法从不同角度对地铁系统的抗震连通可靠性进行分析。基于上述流程以北京市城六区地铁系统为例进行抗震连通可靠性分析。结果表明:地震强度的空间变异性对系统连通可靠度的影响显著;在50年超越概率为10%的地震作用下该地铁系统中88%的车站之间能够实现有效连通;运营线路之间相互交错形成闭环能有效提高系统的连通可靠度。

基于替代路径的路网连通可靠性评价方法研究

首先综述了路网可靠性的发展情况,重点阐述了传统连通可靠性的算法及其特点。传统连通可靠性算法考虑路段仅为0/1两种状态,即路段连通或者中断,不考虑网络交通流状态对出行连通质量的影响,不适用于路段密集的城市路网。在此基础上,提出了替代路径的连通可靠性算法,假设城市路网出行中,当初选路径被破坏或不可选择时,替代路径的出行费用与初始路径出行费用差距越小,则出行的连通可靠性越高,出行服务质量越高。最后,提出了基于替代路径出行费用的连通可靠性评价数学模型,并进行了一个示范案例的应用。

基于连通可靠性的危险品运输路径选择问题

为解决危险品运输路径选择的不确定性问题,提出基于连通可靠性的危险品运输路径选择(HMTPS)方法。在定义危险品运输路径连通可靠性的基础上,根据HMTPS特性,在满足最小路径连通可靠性条件下,以路径风险、运输时间和运输成本最小为目标函数,构建基于连通可靠性的HMTPS多目标优化模型。引入改进的带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II),对该多目标优化模型进行求解。最后,通过一个实例对模型和算法进行验证。仿真结果表明:利用NSGA-II求解基于连通可靠性的HMTPS问题,可得到一系列Pareto最优解,其解空间分布均匀,并具有良好的收敛性和鲁棒性,模型和算法的有效性得到验证。

城市供水管网在地震时的连通可靠性分析

考虑地震作用效应和管道抗力的随机特性,建立了埋地管道单元的概率预测模型,评估其在地震时的震害状态。把供水管网系统简化为边权有向网络图,通过Monte Carlo随机模拟过程,近似再现管网中各管段的破坏状态,进而分别结合图论理论方法和模糊关系矩阵法,对管网进行连通可靠性分析。由于Monte Carlo模拟算法是以管网各节点与水源点处于连通状态的近似频率计算来代替精确概率分析,为获得稳定的计算结果,对所用算例进行了5000次模拟。算例分析表明,基于图论方法和模糊关系矩阵法得到的管网连通可靠性结果基本相等。

无线传感器网络k点连通可靠性的研究

无线传感器网络的出现引起了人们的广泛关注,由于无线传感器网络的节点不是预先定位而是随机撒放,那么如何保证一定区域内的传感器节点在满足连通可靠性要求的情况下连结成一张网络?而若干次随机抛撒所形成网络的连通度的平均值与网络的节点个数、节点的通讯半径之间又有何关系?通过计算机仿真模拟试验,给出了网络的k(k>0)连通度概率分布曲线;引入了连通度的数学期望概念来描述若干次抛撒所形成网络的连通度k的平均值,给出了其随网络节点个数、节点通讯半径变化的回归方程;给出了无线传感器网络k点连通概率曲线和3点连通的经验公式;分析了边界节点对网络连通度的影响。这些对无线传感器网络节点个数和节点通讯半径的选择、系统冗余设计等都具有重要的指导意义或参考价值。

基于蒙特卡罗法的城市燃气管网抗震连通可靠性分析

在对燃气管道进行地震反应判别的基础上,计算管道的抗震可靠度,并结合图论将城市燃气管网简化为源点、汇点和边线,建立管网简化模型。采用蒙特卡罗法对某六节点网络模型进行抗震连通可靠性分析,结果表明：随着迭代次数的增加,近似解以更小的误差接近精确解的概率更大;迭代次数取为5 000时,能够较好地满足精度要求。通过对连通性矩阵进行分析,探讨了设定源点提高目标汇点连通可靠度的可行性。最后,以保定市区的大型燃气管网为例,计算了Ⅶ~Ⅸ度地震烈度下管网的连通可靠度,对比了设定源点对汇点连通可靠度的影响,为该市燃气管网的震害预测和抗震优化提供参考。

省域高速公路网络连通可靠性:黑龙江省案例分析

连通性及连通可靠性是区域公路网络结构特征及运行状态评价的重要指标.本文首先提出了应用连通度、连接度指数及连通度平均值指标来表征省区高速公路网络连通性,其次构建了基于初始网络及子网络的数量、规模及平均最短路径距离等因素的连通可靠性评价方法,最后以黑龙江省高速公路网络为例进行实例分析.研究提出了黑龙江省高速公路网络的连通特性及连通可靠性特征,得出实例网络县市级网络连通度不高、连通可靠性受到关键节点影响较大的结果,能够应用于冰雪恶劣天气、恐怖袭击等特殊事件下应急需求点布局、应急物资调度优化等.

物流运输网络连通可靠性分析的高效分解算法

可靠性分析是衡量物流运输网络运行服务水平的主要手段之一。给出了一种评估物流运输网络连通可靠性的高效分解算法,算法充分利用分解过程中获得的相关信息,通过引入保持网络可靠性不变的串联边化简、并联边化简以及节点合并等规则,并结合向量集分解方法,能够快速实现对网络状态向量空间的分解,达到提高网络可靠性评估效率的目的。实例分析以及和现有方法的比较验证了算法的性能和分解效率。

地铁线网结构对连通可靠性影响评价

地铁是现代大城市最重要的公共交通系统之一,其线网连通可靠性不但受到运营故障、恐怖袭击、踩踏事故等不确定性因素影响,也与线网结构有密切关系。为评价线网结构(表示为网络的线路组成)对地铁线网连通可靠性的影响,基于传统的节点连通可靠度概念定义了"线路连通重要度"新概念及其计算模型,即线路增减/失效前后网络平均连通可靠度的变化(百分比)。采用基于排序的ORDER方法和网络连通判断算法求解上述模型。以广州规划年地铁线网为例验证了所提模型的有效性,并分析了地铁线路特征(站点类型和数量)对网络连通可靠性的影响。结果显示,3号线的线路连通重要度最大(99.84%)为关键线路。研究发现而线路连通重要度受到线路中换乘站数量和中间站数量的综合影响,且前者的影响高于后者。研究结论值得交通规划和管理决策者在制定地铁建设和维护优先政策时参考和借鉴。

基于连通可靠性的城市道路交通离散网络设计问题

研究基于网络结构的城市道路可靠性对于保障大型灾害或事故后道路的连通有着重要的意义。通过合理设计网络结构可以有效降低这种灾害或事故对道路网络造成的严重影响。连通可靠性是研究网络结构的有效指标,这里将其作为系统的优化目标建立了基于连通可靠性的城市道路交通网络设计模型,并运用分支定界法对其求解。通过大型算例验证了所建模型的合理性和求解算法的有效性。

交通网络连通可靠性评价方法研究

本文从连通可靠性角度出发,分析了连通可靠度的评价方法,给出了利用交点法评价起终点连通度的路径集和割集确定方法,即将路径集和割集分别转化为原网络和对偶网络里寻找n条最短路径问题。交点法仅利用起终点间的部分路径集合和割集,降低了计算复杂性,并用示例网络对交点法进行了数值检验。本文对考虑路段相关性下的连通可靠度评价方法进行了探讨,最后对连通可靠度研究进行了总结和展望。

考虑乘客出行容忍度的城市轨道交通网络的连通可靠性分析

城市轨道交通网络的连通可靠性对乘客的出行和网络的正常运营具有重要意义,为衡量城市轨道交通网络的连通可靠性,提出容忍系数确定车站间的可容忍路径.以车站间的可容忍路径数目衡量车站间的连通可靠性,并据此计算车站和网络的连通可靠性.以成都地铁为例,运用运营数据分析了考虑车站权重和不考虑车站权重时成都地铁网络的连通可靠性.通过计算和分析,确定了连通可靠性最强和最弱的车站并分析了成都地铁在不同时间段、不同容忍系数下的连通可靠性.结果表明,当容忍系数小于1.6时,容忍系数对成都地铁网络的连通可靠性影响很大.

中国进口原油海运网络连通可靠性

为科学衡量中国进口原油海运网络中节点功能失效对网络连通可靠性的影响,在识别网络中重要节点的基础上,针对节点面临的随机性攻击和选择性攻击,分别采用蒙特卡洛模拟和不交化最小路集算法建立中国进口原油海运网络的连通可靠性评估模型。评价结果表明:当节点面临随机性攻击时,中国进口原油海运网络相对可靠;而在面对选择性攻击时,网络连通可靠性大幅下降,原油进口安全受到较大威胁。此外,在中国进口原油海运网络的3个原油海运通道中,拉美通道的连通可靠性相对最好,中东通道的连通可靠性相对最差。

地震时城市供水管网连通可靠性分析

在分析地震条件下管线功能函数及极限状态方程基础上,对城市供水管单元体进行震害预测。以供水管网系统作为边权的有向网络图,通过基于神经网络的Monte Carlo方法,模拟各管线运行状态及其破坏状态。结合图论理论,分析供水管网的管线连通可靠性。

城市公路网络的连通可靠性分析

本文对城市公路网络的震害预测作了探讨，采用Montecarlo试验进行网络动态分析，在给定单元可靠度及震害烈度的情况下，对城市公路网络的震害预测提出了计算的方法，同时进行了方法的讨论，并作了实例计算．

铁路系统连通可靠性评价模型

在突发事件条件下,假定到达列车数的概率分布为负二项分布,分析铁路车站能力可靠性,并假定铁路区段弹性通过能力服从负指数分布,分析了铁路区段通过能力可靠性。将铁路系统抽象为一个串并连网络拓扑结构,分析径路可靠性。在以上分析基础上,建立了希尔伯特指标空间,利用希尔伯特指标空间上单位球的弱紧性,提出铁路系统连通可靠性评价模型。

城市燃气管网的连通可靠性分析

利用图论相关知识,对城市燃气管网的系统结构可靠性(连通可靠性)进行了尝试性研究,分别从用气节点连通可靠度和管网系统连通可靠度两个角度定量分析了环状管网的拓扑结构对管网稳定运行的影响,并利用管道的连通重要度来定量评价不同位置的管道对管网系统连通可靠度的贡献。

AFDX网络连通可靠性仿真算法研究与实现

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)已成为现代先进民用飞机通信网络的主干网络,AFDX网络的可靠性对于航电系统至关重要,研究其可靠性评价方法有着重要的意义。阐述了AFDX网络连通可靠性的评价度量参数与模型,研究了蒙特卡洛仿真模型、参数和算法。最后给出双余度级联AFDX网络连通可靠性的仿真计算结果。