[发明专利]考虑级联失效的交通网络节点重要度的测算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种考虑级联失效的交通网络节点重要度的测算方法，本发明主要用于道路交通网络节点重要度的评估中。

背景技术

节点重要度用于描述道路交通网络的节点在交通运输网络中所起的作用和所处的地位。交通网络是社会经济活动的基础设施，是交通运输的底层网络，交通网络是一个复杂系统，是小世界网或无标度网。小世界网对恶意攻击具有一定耐受性。然而无标度网具有“鲁棒且脆弱”特性，即在随机攻击中，即使大多数节点被破坏，剩余网络仍可能组成一个完整的集群并保持连通性；在选择性攻击中，少数关键节点的失效就可能导致网络瘫痪。因此，对交通网络中节点重要度进行测算是一项非常有意义的工作，通过节点重要度测算找出“关键节点”，一方面可以通过一些交通管制措施重点疏导这些“关键节点”的交通流来提高整个交通网络的可靠性，另一方面也可以通过一些交通措施保护这些“薄弱环节”，以避免这些“薄弱环节”被损毁或被堵塞，因为这些“薄弱环节”一旦被损毁，将造成整个交通网络瘫痪的后果。

到目前为止，节点重要度的测算方法已经形成了三类方法，即：

1)基于节点重要度与社会经济、客货运输量关联关系的确定方法。其基本思路是通过社会经济特征、运输集散分析，运用多个指标来综合评价节点的重要程度，该方法常用于交通网络规划中。

2)节点重要性等价于显著性的确定方法。基本思路是从网络中寻找某种有用的属性信息来凸现网络节点间的差异，即充分地反映出节点在网络中的位置特性，将网络节点的显著性进行“放大”来定义节点重要性。度量节点重要性的指标主要有度、接近度、介数、凝聚度、信息、特征向量和累计提名等。

3)节点重要性等价于破坏性的确定方法。基本思路是通过度量节点(集)被删除后对网络连通破坏程度的大小确定节点重要度。对网络连通破坏程度越大，说明被删除节点(集)越重要。

现状研究中，第一类方法仅从道路网络外部适应性出发确定节点重要度，未考虑交通网络自身的拓扑结构及其动力学行为【是指节点或路段失效传播的机理、节点失效与交通需求的关系等】。第二、三类方法从网络拓扑结构出发确定节点重要度，几乎均假设节点失效是相互独立的，没有考虑网络动力学行为，没有考虑网络上的负载；没有考虑出行网络对节点重要度的影响，也就是忽略了道路网络的外部适应性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种考虑级联失效的交通网络节点重要度的测算方法，该考虑级联失效的交通网络节点重要度的测算方法能准确计算所有节点的重要度，并按重要度对节点排序，寻找关键节点，为应对交通系统的蓄意攻击提供依据。

本发明的技术解决方案如下：

一种考虑级联失效的交通网络节点重要度的测算方法，以双层网络作为交通网络节点重要度测算的基础；所述的双层网络的下层网络为道路网络，网络节点代表交叉口，边代表连接交叉口的路段；上层网络为出行网络，网络节点为出行的出发地和目的地，边代表节点间的相互联系用节点间的连线表示，反映节点间的出行距离；具体步骤为：

步骤1：根据道路网络确定出行网络各边的初始容量；用出行时间来描述边的状态，tij(τ)=tij(0)[1+αqij(τ)Cij(τ)]β;]]>