關(guān)于城市軌道交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效抗毀性研究

武可心

西安交通工程學(xué)院交通運(yùn)輸學(xué)院 陜西 西安 710000

正文：

城市軌道交通內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，各個(gè)車(chē)站在軌道交通系統(tǒng)中緊密相連，一旦軌道交通系統(tǒng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，其影響將會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)迅速傳播，導(dǎo)致軌道交通出現(xiàn)大范圍擁堵，嚴(yán)重影響人們的出行。軌道交通某個(gè)節(jié)點(diǎn)的失效并引發(fā)其他節(jié)點(diǎn)失效的情況稱(chēng)為級(jí)聯(lián)失效，為確切城市軌道交通的安全穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)人員需要加強(qiáng)對(duì)級(jí)聯(lián)失效問(wèn)題的研究，分析網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效的抗毀性，以此來(lái)促進(jìn)城市軌道交通系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，在方便人們出現(xiàn)的同時(shí)，促進(jìn)城市地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

一、城市軌道交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效基本模型

（一）分配交通流

部分地區(qū)城市軌道交通系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量不足，網(wǎng)絡(luò)中邊數(shù)量不足，一旦網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中某一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)失效的問(wèn)題，其他能夠起到替代作用的路徑嚴(yán)重不足，無(wú)法對(duì)失效的節(jié)點(diǎn)及時(shí)修復(fù)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效的模型需要充分考慮邊權(quán)時(shí)間因素，最短路的通行時(shí)間遠(yuǎn)低于可替代路線(xiàn)的通行時(shí)間，為此需要在選擇路線(xiàn)的過(guò)程中優(yōu)先選取最短路徑。針對(duì)規(guī)模比較小，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的軌道交通網(wǎng)絡(luò)，需要優(yōu)先采用全有全無(wú)的配流計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)客流的合理分配。在具體操作過(guò)程中，首先需要將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)初始化處理，明確各邊的具體時(shí)間阻抗，計(jì)算出出發(fā)地和目的地的最短距離，使用Floyd算法進(jìn)行計(jì)算，保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，在完成計(jì)算后，需要將全部的交通量在最短路徑上進(jìn)行合理的分配。在交通流分配過(guò)程中，換乘站與普通車(chē)站需要采取差異化的分配方法，重點(diǎn)分析換乘所需的時(shí)間和次數(shù)，對(duì)于特定的換乘節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行加權(quán)處理。在實(shí)際操作中，可以將換乘站轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌奶摂M化站點(diǎn)，利用換乘邊將站點(diǎn)連接。

（二）流量重分配

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)如出現(xiàn)失效節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)顯著改變，乘客需要重新選擇最短路徑，這也會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的交通壓力增加，如交通流量達(dá)到節(jié)點(diǎn)的極限，則會(huì)在該節(jié)點(diǎn)位置產(chǎn)生嚴(yán)重的失效問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)交通擁堵的發(fā)生，節(jié)點(diǎn)位置的阻抗增加，邊權(quán)值同步增長(zhǎng)，但該節(jié)點(diǎn)的運(yùn)輸能力不會(huì)全部喪失。節(jié)點(diǎn)的擁擠程度與阻抗變化情況密切相關(guān)，綜合阻抗數(shù)值越大，節(jié)點(diǎn)擁堵情況越嚴(yán)重，節(jié)點(diǎn)失效導(dǎo)致的其他節(jié)點(diǎn)失效會(huì)引發(fā)邊權(quán)值增加，軌道交通網(wǎng)絡(luò)最短路徑同步變化，交通流量會(huì)進(jìn)行二次分配，直至未產(chǎn)生新的失效節(jié)點(diǎn)為止。在實(shí)際處理過(guò)程中，節(jié)點(diǎn)失效引發(fā)的其他節(jié)點(diǎn)容量低于流量的問(wèn)題，需要增加節(jié)點(diǎn)阻抗，不可直接刪除處理，由于設(shè)備故障以及外界因素引發(fā)的節(jié)點(diǎn)失效，需要將與之相鄰的節(jié)點(diǎn)全部刪除。

（三）主要變量

城市軌道交通各個(gè)區(qū)間以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)的客流量共同構(gòu)成了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的整體負(fù)荷，在實(shí)際分析中可以假定乘客在出行過(guò)程中重點(diǎn)會(huì)選擇終點(diǎn)位置與起點(diǎn)的最短路徑，通過(guò)初始流量以及路徑分配處理后能夠獲取某個(gè)節(jié)點(diǎn)的具體交通量情況。城市軌道交通各個(gè)車(chē)站在全部設(shè)備正常運(yùn)行的情況下最大的通過(guò)客流量為車(chē)站客流的集散能力。城市軌道交通車(chē)站的客流集散能力會(huì)受到前期規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)成本等因素的限制，在進(jìn)行客流量預(yù)測(cè)過(guò)程中需要留置適當(dāng)?shù)目臻g，依據(jù)實(shí)際需求確定車(chē)站的具體規(guī)模。

（四）級(jí)聯(lián)失效的算法

級(jí)聯(lián)失效在計(jì)算過(guò)程中需要首先確定各個(gè)邊的權(quán)重，建立無(wú)向加權(quán)的網(wǎng)絡(luò)模型。尋找任意節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑主要通過(guò)Floyd算法，依據(jù)全無(wú)和全有的方式將交通需求分配到網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)之中，確定初始流量和初始容量。及時(shí)刪除網(wǎng)絡(luò)中失效節(jié)點(diǎn)和與之相鄰的節(jié)點(diǎn)，組成全新的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)，并在此計(jì)算流量以及最短路徑，分析各個(gè)節(jié)點(diǎn)流量與容量之間的關(guān)系。

二、級(jí)聯(lián)失效抗毀性評(píng)估

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)級(jí)聯(lián)失效后，正常節(jié)點(diǎn)數(shù)量與初始節(jié)點(diǎn)數(shù)量之比為有效節(jié)點(diǎn)比，該指標(biāo)能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)失效的整體規(guī)模做出科學(xué)的分析，評(píng)估級(jí)聯(lián)失效對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響，有效節(jié)點(diǎn)比數(shù)值越高，表明城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效抗毀性能越強(qiáng)。衡量城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)失效后產(chǎn)生的破壞情況可以利用網(wǎng)絡(luò)效率這一指標(biāo)，軌道交通網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)距離的倒數(shù)即為網(wǎng)絡(luò)效率，在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中包含諸多節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)效率的平均值代表了網(wǎng)絡(luò)的整體效率，一旦出現(xiàn)級(jí)聯(lián)失效的情況，可利用網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)失效狀態(tài)下的效率與初始狀態(tài)下網(wǎng)絡(luò)效率之比分析抗毀性，數(shù)值越高，抗毀性越強(qiáng)。

結(jié)束語(yǔ)：

城市軌道交通關(guān)系到城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，與人們的切身利益密切相關(guān)，為此需要加強(qiáng)設(shè)計(jì)和研究，確保其發(fā)揮出應(yīng)有的作用。城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)不同節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效的級(jí)聯(lián)失效分析能夠準(zhǔn)確判斷城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況，便于管理人員制定合理的應(yīng)對(duì)措施，提高軌道交通運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，值得全面推廣。