基于复杂网络的危险品运输网络抗毁性仿真

通过构建危险品运输超网络模型,分析了网络之间的相互作用和影响,继而建立了危险品运输网络模型生成方式;通过引入危险品运输网络"最短路径"、"平均最小风险路径距离"和"网络最大连通子图"概念,提出了"网络风险效率"和"最大连通度"抗毁性测度模型;根据网络流量特性,构建了危险品运输网络介数模型。以危险品运输网络为例进行仿真,仿真结果表明:危险品运输网络抗毁性表现为对随机攻击的鲁棒性和蓄意攻击的脆弱性,抗毁性更接近于无标度网络;其抗毁性是由少数节点和边维系的,且网络对节点攻击的抗毁性低于对边攻击的;网络最大连通度性能优于网络风险效率,适当增加系统冗余性可提高网络抗毁性。

恐怖袭击下危险品运输网络级联失效抗毁性建模与仿真

针对复杂网络的级联失效特性,提出了危险品运输网络在遭遇恐怖袭击后的级联失效抗毁性模型。在恐怖袭击条件下,对危险品运输网络的级联失效过程进行分析,定义了危险品运输网络抗毁性,从结果性和过程性两个视角出发,提出了网络抗毁性的评价测度节点存活率和相对二次级联失效数。通过建立仿真场景,给出了仿真流程图,并就不同节点的度、不同容量系数和不同规划方式下危险品运输网络级联失效特性进行了定量研究,并通过MATLAB软件编程实现。仿真结果表明了模型的科学有效性,为优化危险品运输网络的拓扑结构提供新的研究思路和方法。

基于复杂网络的危险品运输网络抗毁性测度分析

在构建危险品运输网络模型的基础上,采用复杂网络理论对该网络模型抗毁性测度及特性进行研究。首先,根据网络模型的配送特性,提出"网络风险效率"和"最大连通度"抗毁性测度;接着,通过建立危险品运输网络介数模型和对道路网络节点和边的随机和蓄意攻击,描述网络模型的流量和拓扑特性,继而构建基于复杂网络理论的危险品运输网络抗毁性研究框架。实验结果表明:本文构建的抗毁性测度可以很好表征危险品运输网络的抗毁性能水平,且网络抗毁性是由少数节点和边维系的;无论节点攻击还是边攻击,网络均表现出对随机攻击的鲁棒性和蓄意攻击的脆弱性,故抗毁特性更接近于无标度网络,且边的抗毁性高于节点的抗毁性;此外,在攻击较多节点和边时,度攻击的抗毁性较弱,且网络配送的可达性优于风险值增长水平。

恐怖袭击下危险品运输网络节点风险评估方法

为解决危险品运输网络节点遭恐怖袭击风险评估的模糊性和随机性问题,提出基于云模型的评估方法。以恐怖分子视角,确定以"节点可识别性"、"节点可接近性"、"节点的象征性与轰动效应"和"危害性程度"组成节点风险评估指标集,并采用专家咨询的方法确定节点风险评估指标对应的权重云。通过综合云模型综合评价者给出的最大和最小评价值,采用云变换的数据驱动法确定节点风险对应的评价云。根据云算术运算规则对网络节点风险进行评估。结果表明,实例的评价节点云参数为(0.636 9,0.046 1,0.005 7),隶属度为"较危险",解决了节点风险评价的模糊性和随机性量化问题。

危险品运输网络中运输方式和路径优化研究

在危险品运输网络中,往往有多种运输方式和多条运输路径。不同运输方式在不同路径上发生事故所造成的损失不同,不同运输方式的单位运输成本也不同。本文研究了在给定运输起点和终点的情况下,在综合考虑事故所造成的损失最小和运输成本最小的情况下,运输方式和运输路径的选择方法。通过一个仿真例子说明了模型的求解方法和实际效果,并与单一运输方式的方案进行了对比。结果表明考虑运输方式的组合,在一定程度上可以降低危险品运输过程中的社会总期望损失和运输成本。

危险品运输网络节点失效渗流鲁棒性建模仿真

为了科学地进行危险品运输网络设计和节点选取,减缓突发状况造成的危害,对突发情况下危险品运输网络节点失效渗流鲁棒性进行了仿真研究.结合液体透过缝隙自然渗流和复杂网络渗流理论,建立仿真模型.根据设定的仿真场景和流程图,使用MATLAB进行仿真实验,定量分析网络连通率、渗流节点数、渗流失效率和节点承载力;定性分析不同节点度节点突发状况和不同节点承载系数对危险品运输网络节点失效渗流鲁棒性的影响.结果显示,增加节点度过大或过小的节点数量会降低危险品运输网络的鲁棒性,增加节点承载力则可加强鲁棒性和容错性.

突发状况下危险品运输网络鲁棒性建模和仿真

由于突发状况,危险品运输受到影响或威胁,其后果是致命的.因此针对危险品运输网络进行鲁棒性分析,以利于网络的设计和选择.本文基于自然渗流现象与复杂网络的渗流理论相结合,对危险品运输网络的鲁棒性进行定义,并从整体性角度,基于图论提出网络连通率;从微观细节的角度,提出渗流节点数、渗流失效率、节点承载力、渗流阻尼参数.从定义和实际出发,提出假设条件,建立模型,设定仿真场景.最后,根据仿真流程图,使用Matlab仿真.根据仿真结果,定性定量分析不同节点度节点突发状况和不同节点承载系数对危险品运输网络节点失效渗流鲁棒性的影响.

危险品运输网络渗流鲁棒性智能评估方法

为高效评估危险品运输网络(HMTN)鲁棒性,科学管理危险品运输,开发一种智能评估网络渗流鲁棒性方法。从实际出发,综合考虑网络拓扑结构、节点/边渗流度、流量压力配比、负载阈值等参数,建立仿真识别模型,通过动态识别巨簇节点数量占总节点数量的比例度量网络渗流鲁棒性,并提出优化算法;以张家港HMTN为背景作仿真分析。结果表明:危险品运输网络渗流鲁棒性与突发事件规模成反比,阈值系数与渗流鲁棒性成正比;相同参数条件下,节点突发事件影响大于边突发事件;投入更多应急救援资源有助于预防边突发事件。

恐怖袭击下危险品运输网络抗毁性仿真分析

危险品运输网络在遭受恐怖袭击后单个节点的失效可能会引发网络级联失效现象。为解决该问题,构建一个危险品运输网络级联失效抗毁性模型。根据恐怖袭击条件,定义"正常"、"失效"和"暂停状态"3种节点状态,从"结果性"和"过程性"2个视角出发,提出网络抗毁性的评价测度。通过建立仿真场景,在不同节点的度、不同容量系数和不同规划方式下对危险品运输网络级联失效特性进行定量研究,结果证明了该级联失效抗毁性模型的科学有效性。

危险品运输网络恐怖袭击风险定量研究

为解决危险品运输网络遭遇恐怖袭击的损失概率问题,提出基于博弈论的目标损失概率模型研究方法。首先针对恐怖袭击特性,利用混合策略纳什均衡,提出目标损失概率模型;然后通过赋值运算法得出目标损失概率值与目标值、防御资源之间的关系;最后,通过一个实例使用MATLAB软件进行仿真验证了该模型的科学性和有效性。研究结果表明:危险品运输网络遇袭风险与网络节点目标值以及目标防御资源之间呈现紧密的反向变化关系。该结果解决了节点遭遇恐怖袭击风险量化的问题,可应用于道路网络保护措施制定中,同时也可为优化路网防御资源配置,达到资源合理利用提供重要依据。

基于CA模型的危险品运输网络节点失效传递研究

为科学管理危险品运输,本文基于元胞自动机(CA)理论,结合节点负载重分配策略,研究了城市危险品运输网络节点失效传递的动力学行为。研究表明该模型能反映危险品运输网络节点失效的平均传递趋势及规模,能有效辨识网络中关键节点,具有可行性和准确性;加强对关键节点的保护力度,适当提高节点承载力,增强节点自我恢复能力可降低节点失效对危险品运输网络失效传递规模的影响。

蓄意攻击策略下危险品运输网络级联失效仿真

在构建危险品运输网络级联失效模型的基础上,通过控制模型参数,研究了危险品运输网络级联失效特性及不同蓄意攻击策略对网络级联失效的影响。基于大连市危险品道路运输网络特征值,构建了基于WS小世界网络的危险品运输复杂网络生成算法;提出了具有时间阶段特性并带有可调参数的节点初始负载模型,确定了"失效"节点负载分配的择优分配概率模型和节点容量模型,并利用节点负载动态分配概率值,动态描述节点"正常""暂停"和"失效"三种状态,从而构建危险品运输网络级联失效机制模型;以网络级联失效平均规模和相变临界值作为网络抗毁性度量,通过构建两种蓄意攻击策略,对比研究了不同攻击策略对危险品运输网络级联失效抗毁性的影响。仿真结果及理论分析表明:1)构建的危险品运输网络级联失效模型是有效的;2)节点容量系数、过载承受能力调节参数和网络平均节点的度对蓄意攻击策略的变化是不敏感的,但通过提高它们的取值,能够有效降低网络级联失效平均规模,提高网络抗毁性;3)对于节点度的降序攻击策略,可调参数越小,网络抗毁性越强,但对于节点度的升序攻击策略,可调参数越大,网络抗毁性越强,且两种攻击策略下的相变临界值曲线在可调参数为0.5处相交。这些结论为防范蓄意攻击策略的制定提供理论依据。

连环恐怖袭击下危险品运输网络级联失效建模

研究危险品运输网络在遭受恐怖袭击后的级联失效过程和性质有助于指导系统建设和提高其抗毁性能.在分析危险品运输网络及恐怖袭击特性基础上,建立了双层危险品运输网络模型,通过定义网络的三种节点状态,分析了单次和连环袭击下的危险品运输网络级联失效过程,基于此,建立连环袭击下的危险品运输网络级联失效模型.从"结果性"和"过程性"两个视角出发,提出网络抗毁性的评价测度"节点存活率"和"相对二次级联失效数".通过建立实例仿真场景和仿真流程,就不同袭击次数、不同节点的度及容量系数和不同规划方式对危险品运输网络级联失效特性的影响进行仿真,验证了模型的可行性,仿真结果为危险品运输网络的规划提供决策依据.

中转点风险分级收费的危险品多式联运网络设计

近年来,危险品多式联运被广泛应用,而网络中转点由于转运量集聚,导致安全风险较高。为了有效控制危险品多式联运风险,政府可以通过中转点合理选址与分级收费,引导企业合理规划危险品运输路径。首先提出基于中转点风险分级的中转点选址与收费策略,建立危险品多式联运网络设计双层规划模型,上层为网络总风险最小化和总运输成本最小化的中转点选址与分级收费定价问题,下层为各运输事件成本最小化的运输路径规划问题。然后,使用KKT条件转换下层模型为等价约束条件,实现模型单层化,利用Gurobi求解模型。最后,通过算例表明网络风险和运输成本随着中转点数量的增加而降低,证明了中转点分级收费策略可以有效调控危险品多式联运网络风险。

基于复杂网络的危险品道路运输网络优化策略研究

为探究危险品道路运输网络拓扑特性及优化策略,以大连市危险品道路运输网络为例,根据复杂网络理论,构建基于原始法的赋权无向连通的危险品道路运输复杂网络模型,基于此,研究了网络拓扑特性。通过对复杂网络模型的平均节点的度、度分布、特征路径长度和网络平均聚集系数等特征数值的计算分析结果表明:大连市危险品道路运输网络节点度分布极不均匀,累积节点的度服从指数分数,网络表现为随机网络特征;网络具有较小的特征路径长度和较大的网络聚集系数,是一种典型的小世界网络;通过降低危险品道路运输网络平均路段长度、相近条件下(网络规模和网络特征路径长度等)降低网络平均路段大小、扩大局部网络规模和采用疏密结合的布局方法等都可提高网络小世界特性。结果为网络规划和改善危险品道路运输网络提供了新的参考和依据。

带时间窗约束的道路危险品运输路径选择研究

对已有危险品运输模型进行分析,针对当前危险品类物流配送网络的特点,提出了在时间窗约束条件下城市道路网络中的危险品配送模型,该模型以整个网络中事故发生的期望和影响人数最小为目标。设计了目标集成方法和对集成后目标函数求解的扩展标号法来计算该多目标问题的Pareto最优折衷解,最后用实例对算法进行了验证。

城市危险品道路运输网络的设计和分析

为了更好地研究道路危险品运输网络的拓扑特性,通过分析危险品道路运输路径选择模型特点和所面临的问题,建立了适用于危险品道路运输网络的、规范的、准确的一套体系和标准。以成都市为例,使用Arc GIS和Matlab软件初步设计和建立了道路危险品运输拓扑网络,统计了相关拓扑基础数据,并仿真生成相同规模的随机拓扑网络。对比发现:成都市危险品道路运输拓扑网络具有随机网络特性,主要表现为节点度频次分布服从泊松分布。分别通过线性拟合、高斯拟合、幂律拟合,以拟合优度值选择发现:节点度累积概率分布服从泊松分布;节点度分布中的主要集中节点度为2~4,平均节点度为2.968 2。这些表现特征可为危险品运输相关政府部门、运输公司提供危险品道路运输网络设计相关的科学有效方法。