城市轨道交通网络关键节点识别及级联抗毁性研究

Abstract

以上海市轨道交通网络为研究对象，针对既有研究对客流等运行特征刻画不足的问题，开展关键站点识别及级联失效条件下网络抗毁性分析。基于复杂网络理论构建Space-L拓扑模型，从结构与功能两个维度构建站点重要度评价体系，选取度中心性、接近中心性、介数中心性、特征向量中心性及节点客流比5项指标，结合CRITIC-VIKOR方法实现站点重要度综合排序。在级联失效建模中，以节点客流作为初始负载，构建非线性容量—负载模型，并引入基于剩余容量的择优分配策略实现失效节点负载重分配；进一步引入网络全局流量加权效率与最大流量连通子图比例刻画网络抗毁性。结果表明：静安寺站综合重要度最高，体现结构与功能耦合优势；随机攻击下网络性能下降较缓，表现出一定鲁棒性；而基于重要度的蓄意攻击导致网络效率快速衰减，系统脆弱性显著增强；当负载容忍系数α=0.4时网络极为脆弱，仅失效4%的关键节点就导致全网崩溃，流量效率与连通比例骤降至0.19%和1.8%；随着α增大，各类攻击下的性能曲线均趋于平缓，表明网络对随机故障和蓄意攻击的抵抗能力均得到增强。研究可为轨道交通网络关键节点识别及抗毁性优化提供理论依据。