物流基礎設施系統(tǒng)級聯(lián)失效建模與脆弱性研究.pdf

1、生命線系統(tǒng)包括為城市提供電力、供水、燃氣、通信、交通等服務的一系列基礎設施系統(tǒng)，是維持城市各項職能正常運行的根本保證?；A設施系統(tǒng)的網(wǎng)絡化以及系統(tǒng)間功能依賴程度的加深在提高系統(tǒng)運行效率和服務質量的同時也給基礎設施系統(tǒng)在復雜環(huán)境下的安全性能帶來不利的影響。對基礎設施網(wǎng)絡局部、微小的擾動足以使故障通過系統(tǒng)組件在功能上的關聯(lián)關系蔓延至網(wǎng)絡的其他部分，不同系統(tǒng)間的功能依賴關系還容易造成故障在關聯(lián)系統(tǒng)間的交互傳播，使失效后果進一步擴大。上述網(wǎng)絡局

2、部故障向全網(wǎng)大規(guī)模蔓延的現(xiàn)象也即“級聯(lián)失效”現(xiàn)象，部分關鍵組件的故障通過級聯(lián)失效甚至能夠造成網(wǎng)絡大面積崩潰的后果，對城市各項經(jīng)濟、社會活動的正常進行造成嚴重威脅。
　　鑒于當前物流基礎設施領域仍缺乏立足于關聯(lián)網(wǎng)絡的級聯(lián)失效問題的研究，本文根據(jù)物流任務系統(tǒng)和交通系統(tǒng)在結構和功能上的依賴關系將物流基礎設施系統(tǒng)抽象為由任務網(wǎng)絡和交通網(wǎng)絡復合而成的關聯(lián)網(wǎng)絡。以“負載—容量”級聯(lián)失效模型和交通流用戶均衡分配模型為基礎從網(wǎng)絡負載、網(wǎng)絡承載力、

3、負載重分配機制和不同層節(jié)點間的功能依賴關系等方面建立了故障在網(wǎng)絡內(nèi)部以及網(wǎng)絡間的交互傳播機制，從級聯(lián)失效的角度研究了物流關聯(lián)網(wǎng)絡的脆弱性并對關聯(lián)網(wǎng)絡中各節(jié)點的重要度進行了評價。
　　本文首先基于可調任務負載重分布的級聯(lián)失效模型以隨機或有目的性的移除一定比例節(jié)點的方式模擬隨機故障和蓄意攻擊對系統(tǒng)造成的破壞，以任務負載的損失程度和交通效率的下降程度作為失效后果的評價標準并在此基礎上研究了任務網(wǎng)絡拓撲結構、網(wǎng)絡耦合方式和耦合強度、負載分

4、布均勻性、承載力擴增方式、任務負載重分配方式以及節(jié)點失效模式下物流關聯(lián)網(wǎng)絡的脆弱性并提出改善脆弱性的建議。
　　本文其次基于物流關聯(lián)網(wǎng)絡的路徑選擇機制設計了網(wǎng)絡流的雙層均衡規(guī)劃模型和級聯(lián)失效模型并將其應用于小規(guī)模物流關聯(lián)網(wǎng)絡節(jié)點重要度的評價問題?；诠?jié)點的重要性等價于破壞性的思想以移除節(jié)點所引起的級聯(lián)失效的破壞程度作為節(jié)點重要度的評價標準，分析了不同節(jié)點失效模式下關聯(lián)網(wǎng)絡中各節(jié)點的重要度并與基于其他方法的評價結果進行了對比與分析。