文摘

作为现代综合运输体系的重要组成部分,高速铁路(高铁),无论是跨地区干线或城际线,总是形状的工业布局和改变生活环境在不同的水平。基于分析旅客列车的铁路网络的拓扑结构和组织过程,本文阐明了高铁的旅客列车运行方案的内涵考虑网络的生存能力,并进一步解释了铁路网络系统的内涵及其与旅客列车运行计划的关系。本文的一个综合量化指标建立关键节点和关键边的重要性,和铁路服务网络生存能力的一个评价指标构建了基于旅客列车的运营里程,这是应用于真正的地方在中国的高铁网络。目的是提高高铁系统的生存能力,另一个操作之间的客运列车路线一些OD站根据特定铁路中断情况。

1。介绍

铁路方面扮演着重要的角色在经济社会发展和综合交通系统中扮演着关键角色。特征的高速、舒适、安全、高速电动多个单位(EMU)列车广泛在区际、地区内的,甚至是城市地区,形成一个拥有多个领域的快速轨道交通服务网络和广泛报道,成为中国国家立体交通网络的重要组成部分。

一个复杂的物理网络的高速铁路应提供高质量的运输服务。只有依靠基础设施和针对合适的客流,客运列车运行计划可以制定。只有充分利用高速铁路基础设施和符合市场需求,交通流量能够满足客流最大程度,可以保证高质量的运输服务。乘客更关心安全,准时,比一般速度铁路和高速铁路的稳定。这意味着它是必要的,以确保旅客列车运行计划有一定的容错率在面对紧急情况。

一个高质量的铁路运输服务网络在某种程度上应该能够承受伤害。很多情况下显示,虽然可以采取紧急措施,以缓解铁路运输突发事件的负面后果,一旦紧急有大规模的影响,它必然会影响正常的旅游网络内的乘客。因此,它是一个重要的标准来评价高速铁路运输服务网络,确保高速铁路运输服务网络的功能最大限度地保留,而高速铁路的条件的影响(1]。

由于旅行社产品的特殊性质,如非物质、统一生产、易用性,和nonstorability,只有在高速铁路和高速铁路运输服务是完整和连贯的,客运可以完成。此外,由于中国地域辽阔而复杂的地理和气候模式,这是不可避免的,紧急情况会影响铁路的正常运行。然而,在计划体制下,运输供给和客运需求之间的偏差引起的紧急情况只能通过列车运行调整逐渐缓解。本文将基于之前的研究结果两方面的生存能力和列车运行计划。本文将考虑生存的客运列车计划参考因素以及评估操作的量化指标计划高速铁路的网络生存能力的基础上,我们提出了列车运行计划调整和评估方法,这将提供一个高质量的中国铁路的发展提供科学依据。

2。现有的研究

2.1。铁路网络的研究现状和它的生存能力

自从欧拉哥尼斯堡七桥问题开始研究常规的网络模型。深化理解的真实网络数据的特点,学术界逐渐形成了随机建模的研究方法。近年来,随着计算能力的提高和建立一些大规模的数据库路径,人们已经逐渐认识到,真正的网络既不是常规,也不是随机的。瓦和“提出了一个小世界网络来描述网络之间的定期与大型网络和随机网络平均聚合系数和短路径长度(2,3]。之后,艾伯特等人指出,通用网络的度分布的幂律分布的特点,显示线性相关性bilogarithm坐标系和尺度不变性,和被称为网络的度分布服从幂律分布无尺度网络(4]。在过去的20年中,复杂网络的研究跨越了社会科学和自然科学的领域,开始从航空网络,逐步渗透到交通网络的研究包括铁路运输网络和公路运输网络。

为了描述网络的复杂性,有必要构建网络的拓扑特性。在复杂网络的研究方法应用于交通网络,构建物理网络和交通网络已经出现了。在交通网络中,特别是在铁路网络,不仅有物质基础提供的车站和交通线路等基础设施也直接运输服务为乘客提供的交通工具的操作。一般来说,有两个测量尺度来描述交通网络的拓扑结构。一是建立网络与车站和交通等基础设施,另一个是建立网络与交通服务。Kurant Thiran认为,很明显,火车站可以代表节点,但这方法用来描述铁路物理网络系统的边缘取决于使用铁路网络拓扑分析的目的和构建转移空间,停车空间,分别和车站空间(5]。王伟等人跟着Kurant Thiran的方法构造一个铁路网络。本文站的铁路物理网络由节点和跟踪连接每个台对边缘。所有站的铁路运输服务网络由火车停下来处理乘客的上下车作为节点,以及相邻站乘上了同一列火车之间的线路径作为边缘。铁路传输网络包括所有车站,火车经过节点和线路车站乘上了同一列火车路径之间的边缘(6]。赵认为火车站像边缘节点和线路建设铁路地理网络。同时,火车站流网络是由节点和列车在车站和处理乘客边(7]。其中,交通流网络和传输网络提出的王伟是相同的概念。他们两人有实证分析了交通流网络或转让的中国铁路网络,认为它是一个无标度小世界网络。王等人建立了中国民用航空运输网络通过考虑通航条件的城市节点和线路间城市边缘使用复杂网络的方法和解释说,网络有一个小世界的本质8]。欧阳et al .,分别建立了一个纯拓扑模型以火车站为节点和线边,还建立了一个火车流网络与车站乘上了同一列火车路径之间的边缘(9]。方等人分析了中国高速铁路网络的拓扑结构,认为许多站在同一个城市作为一个节点,并简化了模型转换为一个地理网络组成的唯一重要的枢纽和干线的一部分(10]。温家宝认为,最高40个城市降序根据客流量和火车站之间的经济发展水平在中国西北节点,视现有或在建城市之间的铁路修筑一条铁路边物理网络(11]。西安建立中国高速铁路网络和网站的所有节点进行训练以火车相邻站点交通网络的边缘。结果显示,高速铁路地理网络具有无标度网络的特点和高速铁路运输服务网络具有小世界网络的特点(12]。马杰出的物理网络中的每个节点的角色定制的巴士和形成了一个多目标优化问题与最小旅行时间和最低碳排放为目标,定制的公交线路解决方案。自定义总线的运输服务网络是通过解决这个问题13]。从全面的角度立体交通网络,王中国高速铁路和民航网络分为两层。如果有一个机场或火车站在这个城市,这是一个节点。如果有航空公司或城市之间的列车运行,这是优势。王的研究这两层网络的生存能力从时空的角度(14]。

复杂网络的深入研究,描述和评估网络的可靠性已逐渐成为一个热门研究课题。作为复杂网络最重要的研究问题,复杂网络的生存能力在许多领域具有广阔的研究前景和巨大的研究空间的铁路系统。Homle等人开始节点和介数中心度等指标,分析了网络中节点或边缘。根据节点度和介数中心索引在初始和重新计算网络,节点或边缘被删除,分别和重新定义的距离指数(平均测地线长度)是用来评估网络结构特征的变化(15]。吴和褐色认为刀枪不入与网络节点和边的可靠性,是一个指标来衡量破坏系统的难度。作者定义了网络刀枪不入的评估网络的最大节点或边缘去除率能承受的情况下确保特定的连接。因此,从连通性约束、容错的概念和攻击抵抗的边缘和节点,分别评估网络生存能力(16]。根据王,虽然网络生存能力的定义在不同领域不同,生存能力强调适应性,复苏,完成后系统的关键服务的入侵和关键零部件的损坏或破坏系统的比较与其他概念。王总结之前的网络生存能力的评价方法从两个方面:一个是生存能力的网络拓扑结构,另一个是网络的生存能力业务功能,吴有相同的内涵的解释复杂网络刀枪不入从广义和狭义的水平17,18]。同时,王认为网络拓扑结构生存主要研究基于其独特的连接拓扑结构在随机故障或网络节点或边的蓄意攻击。网络服务生存主要研究网络的性能和承载能力在紧急事件。王铁路运输的现实的基础上,建立了铁路网络的生存能力评价指标方面的物理网络和铁路运输网络,给指标的计算方法17]。

彭日成总结了复杂网络的刀枪不入,先前的研究结果,认为在传统的图论中,节点图连通性和韧性可以作为不变量指标来描述图拓扑的刀枪不入19]。刘et al。(2019)使用的总乘客延误铁路运输系统在紧急情况作为评价指标的影响下的漏洞并提出保护铁路系统属于灾害管理的范畴,涉及三个阶段。首先,我们应该在紧急情况的发生之前采取预防措施。其次,我们应该准确地应对缓解紧急的影响。最后,我们应该开展灾后维护或紧急情况发生后的重建工作。脆弱性和健壮性主要涉及前两个阶段,而弹性覆盖整个过程,强调了网络结构的破坏后的恢复能力,这是类似于Bešinović[20.,21]。根据乘客出行总成本,如线,不能达到目的地的数量调整后乘客和列车服务水平,Szymula Bešinović描述网络脆弱性评估系统。物理网络的数学建模方法由铁路和客运列车运输服务网络,以及客流基于路径建模方法,用于构建约束。主要的目标函数是最大限度地对客流的影响中断和旅客旅行成本后紧急(22]。Bešinović等人建造了一个但是集成网络组成的基础设施网络,火车服务网络,乘客传输网络,重建活动中断后的铁路运输系统以构建铁路网络系统的弹性模型,找到最优恢复序列失败后的铁路网络系统(23]。

2.2。高速铁路列车运行方案的研究现状

渐进的铁路网络的复杂性和客流需求的方向发展的复杂和多样化,客运列车运行方案的研究主要是针对网络或多个离职和目标点。模型的建立也逐渐从single-planning多目标规划的发展目标。张等人认为高速铁路应该用更少的停止直达列车,列车运行在最大程度上确保小演绎的传递能力。摘要高速直达列车,可以在每个车站首次开发是基于每个车站的客流预测,然后,阻止火车运输的操作计划剩下的客流是由使用多目标0 - 1规划数学模型。此外,考虑到问题的复杂性,多层次的0 - 1规划方法旨在解决它24]。Chang et al .,分别考虑运营商和乘客在列车运行的要求,建立了多目标规划模型从供需两方面的角度,建立了两个规划目标的最低营运成本和最小旅行时间(25]。他等人提出的便利指数列车运行和应用的建模的最大乘客方便目标。最大方便目标和最大效益目标构成上编程的多目标双层规划模型,和最低成本的目标是降低编程。最后,混沌算法是用来解决非线性混合整数多目标双层规划问题(26]。王列车运行计划建立了一个数学模型,基于循环操作图,提出了一种多目标和opportunity-constrained编程模型的优化目标减少操作成本,最小化座位空置的损失,和减少乘客等待时间,京津城际铁路的客运列车运行方案确定(27]。邓分析客运专线列车开行方案的收益和成本相关的两个概念:一是铁路运输企业的收入和成本分析,第二个是基于客运收入和费用的研究和建立潜在的成本最小化乘客计划企业利益最大化的二层规划模型。在此基础上,提出了传输网络的建设和铁路客流分配方法根据乘客转移的现实。此外,本文还对指标进行聚类分析在许多旅客列车运行计划和提供了一个简化评价指标体系对客运列车运行计划(28]。

此外,铁路网络的不断扩大,研究列车运行组织理论和方法在紧急条件下越来越丰富。Bešinović等人总结以前的研究在突发事件和铁路运输组织之间的关系,指出铁路网络中断的情况下运输组织问题可以处理从运输组织管理和基础设施维修的角度,分别。具体地说,在运输组织和管理方面,可以开发一个更好的调度方法在中断发生后的紧急情况,也就是说,列车运行调整。选择火车时刻表也可以提前为预设开发中断。相应的中断发生后,应急计划可以立即激活加速网络系统的恢复能力(23]。孟间隔的随机特性分析能力在紧急情况和提出了区间通过能力计算方法基于概率论与数理统计原理,为列车提供了容量约束路径生成在紧急情况和改进应急条件下的路径生成算法。k-shortest路径算法基于里程限制基于充分的能力和路径生成算法构造搜索路上的列车运行路径网络条件下的应急和形成路径设置29日]。王所涉及的不确定因素分析区间容量计算条件下的突发事件,建立了基于能力的路径搜索模型时间密度,它提供了一个基础的选择迂回路线的情况下突发事件(30.]。王、孟两列车运行组织建造了一个双层规划模型在紧急情况下,列车运动的分布的低层次计划和列车运行的调整是上层规划。苗使用蚁群算法引入道路阻力的影响,考虑运行时,使用的路线产能利用率值方差作为衡量能力的比例,和考虑最优利用铁路比例指数为目标,建立优化模型。上述工作提供了依据选择k-shortest路径列车运行调度在紧急情况下。最后,建立了多目标优化模型来减少火车延迟时间和列车的数量30.]。

2.3。研究现状分析

总之,学者们进行了大量详细研究铁路网络的生存性分析和客运列车运行计划的制定。(1)铁路系统的建模主要是分成两部分,即铁路物理网络和铁路运输服务网络。目前,有各种各样的理解物理网络节点和边的铁路和铁路运输服务网络。高速铁路,铁路枢纽城市或主要视为节点。这种建模方法使的基本网络结构,简化了网络的规模。但是,与航空物理网络,建设铁路边的物理网络更为复杂,和中的节点中心更紧密相连。事实上,可能有许多在城市客运站和连接线从内部的角度的中心。当所有站点相互连接通过接触线,中断在一行上不会有绝对影响其它线路(边缘),在这个城市不同的功能是不同的。此外,客运的主要方向在每个车站可能不同。部分或全部损失的能力站并不意味着另一个车站将同样的影响。此外,交通走廊为城市群或都市圈,某条线的中断并不意味着供应服务一定OD是完全迷失在现实。 Therefore, it can be seen that the establishment of the railway physical network and the railway transport service network with the city as the node does not conform to the realistic characteristics of high-speed railway and has limitations. Therefore, this paper establishes a high-speed railway physical network with stations as nodes and lines between stations as edges.(2)目前,铁路网络电阻之间的关系和客运列车运行计划尚不清楚。铁路运营规划的过程中,以前的研究只讨论了铁路网络管理面临的重要性不可抗力后续的观点和一系列措施来恢复的功能节点或边缘依次根据铁路网络的相关指标。之前的研究没有明确表示弹性的形成中扮演了什么角色客运列车运行计划,和铁路之间的联系网络弹性和铁路运营规划的战略层面很少了。铁路网络弹性的概念包括最小化系统的损失函数在紧急事件和紧急情况后采收率最大化。因此,只有很少的方法用于思考的antidamage铁路网从准备在晴天的角度准备犯规,和现有的客运列车运行计划没有建立铁路物理网络的节点和边缘一旦失败的局限性。摘要铁路物理网络之间的关系,铁路运输服务网络,定义和操作计划,量化指数建立了铁路运输服务网络的生存能力,和铁路物理网络节点之间的关系,边缘失败,并阐述了铁路运输服务网络生存能力。(3)列车运行计划的问题主要是通过建立一个客观的编程模型来解决。此外,大多数当前的文献从乘客的角度来看,铁路运营商。无论什么方法用于建立规划模型,该模型综合考虑了两个,还没有人评价客运列车运行计划从铁路物理网络的角度或铁路运输服务网络的生存能力。它从未被认为是铁路运输服务网络由这个方案是否仍然有效,并限制即使铁路物理网络中断。按照国家失败的节点和边在现实铁路物理网络,本文选择选择运输路线的实际操作方案满足客流的需求,从而保证跨区域客运列车的正常运行,满足大多数乘客的正常出行OD。

3所示。高速铁路的建设和评价物理网络

3.1。建设高速铁路的物理网络

目前,许多在中国城市群和大都市地区形成了交通走廊,这意味着同样的OD需求可以由多个共享的路线。如图1,北京和天津之间的客流不仅可以共享的京沪高速铁路(天津)Beijingnan也京津城际铁路(Beijingnan到天津或Tianjinxi)。类似地,上海和南京之间的客流不仅可以共享沪宁城际铁路(通过Kunshannan火车站,火车站Wuxidong Suzhounan火车站、Changzhoubei火车站,等等)也是京沪高速铁路(苏州火车站、无锡火车站,常州火车站,等等)。

站的布局和线在高速铁路的物理网络的中断一条线由于铁路紧急并不意味着不能为乘客提供替代服务。一个站在城市的破坏由于紧急并不意味着不同的站点或线路在同一个城市也会中断。因此,考虑到城市作为一个节点不能全面总结铁路物理网络。

摘要铁路物理网络可以建立以火车站为节点和连接铁路站之间的边缘。随着高速铁路都是双轨铁路双向交通、物理铁路网络是无向网络,表示为 ,在哪里代表了火车站和的集合代表了铁路的集合。火车站和铁路的网络建模过程如下:步骤1。存储站信息。所有车站和线路物理网络的高速铁路在中国大陆,分别包含在和 。步骤2。简化站数据。作为车站2度是一个中间站,它不影响其他的拓扑特性站在铁路运输服务网络,因此它被删除 ,和同时清除。步骤3。重绘线数据。如果其余节点是直接由线连接,节点对之间的线数 。

例如,在图2,Zhengzhouxi Zhengzhoudong开始和结束电台都在 。新郑机场站是0的程度 。襄阳东车站是3的程度 。例如,Gongyinan Lankannan和其他站都没有因为他们是位于nonprefectural城市。实际上,删除节点2部分学位的价值将使整个网络更加紧凑,并且不会影响其余节点的度值。具体地说,在中国的高速铁路网络,电台删除本文根据标准通常没有火车出发和最终到达的能力,且仅作为客运列车中间站处理业务和培训通过乘客登机和着陆。因此,这种方法不会影响其他节点的介数中心交通服务网络。至于亲密中心,尽管删除某些节点会影响亲密关系的价值中心节点,被删除的节点是反映在网络只是作为城际铁路而不是铁路干线和影响是有限的。因此,它不会影响道路网络中的其他节点的特点应用水平。

本文选择2022年1月在中国大陆的高速铁路结构作为数据来源。考虑到一些常见线路目前采用的模式高速铁路甚至客运和货运线路,城际铁路也提供一些为高速列车电动车组横条线操作条件。在这篇文章中提到的高速铁路包括线适用于铁路技术管理规定(高速铁路),也就是说,200 km / h以上线路和200 km / h,只有EMU行之后,也包括分散的力量EMU运行线路,如Lanzhou-Chongqing铁路。同时,考虑到一些线路和车站是独立国家高速铁路网络,如海南岛高速铁路,这些线路和车站被删除。据统计,有386个节点和966个边缘 。

3.2。高速铁路的关键站和关键线路物理网络

突发事件有不同的影响在不同的铁路网络电台和线条。因此,有必要进行分类和马克铁路网络的节点和边。

3.2.1之上。测量复杂的铁路网络的特性

结构决定性质。在铁路系统中,无论是铁路物理网络或铁路运输服务网络,它的本质必须根据网络结构。网络的拓扑结构可以描述的静态几何网络;即网络结构可以表示为microstatistical或macrostatistical平均值的网络。

中心网络中节点的相对重要性。因此,中心指数可以用来测量节点的重要程度描述。因为本文中描述的节点的重要性相关连接,聚合节点和媒体,没有先验知识来显示表示方法可以更好地代表节点的重要性。因此,需要利用的特征向量中心邻近节点的重要性是不习惯。在这篇文章中,三大股指的学位中心,接近中心,和中间性中心是用于描述一个节点的程度是直接连接到其他节点,连接到周围的节点,以及其他节点之间充当中介。

(1)学位中心。学位中心指边连接到节点的数量,表示网络中节点的重要性,如以下公式所示: 当节点是直接连接到节点 , = 1;否则,等于0。指示图,入度和出度通常是用来表示数量的边缘指向节点和边指向其他节点,分别。因为铁路双轨的交通状况,这是一个对称的网络,所以本文将铁路网络视为一个无向图。

(2)中心的亲密接触。亲密关系中心描述了如何关闭节点到其他节点沿着最短的距离。当一个节点与其他节点之间的距离很短,节点的平均最短的距离非常小,而这些节点更容易与其他节点建立连接;在其他节点上的影响是更直接的6]。越接近中心,越接近节点到其他节点。它是由以下公式表示: 在哪里代表节点的节点的数量的节点和表示在图中节点的数目。

(3)中间性中心。中间性中心描述了一个节点分布的程度以及其他节点之间的路径。如果一个节点对其他节点之间的最短路径,这意味着该节点是核心,更强大。高中间性中心节点对网络有强烈的影响,因为他们控制其他节点之间的消息传递(6]。归一化(0,1)之间应获得的中间性中心分布更集中,甚至和表示为 在哪里是节点之间的最短路径的数量吗和节点和是通过节点最短路径的数量吗 。

3.2.2。关键站和关键线路的概念

在旅客列车运行计划的制定,相应的治疗可以根据各种电台或部分的重要性,它可以减少甚至避免突发事件的负面影响铁路运输服务。王认为铁路网络的关键节点和关键边是指节点和边,扮演着重要的角色在维护或恢复正常功能的铁路网络17]。铁路的物理网络和铁路运输服务网络,有不同定义的关键节点和关键边缘,如表所示1。

王总结的基本思想的量化关键节点和关键边。一方面,关键节点和边度可以解释根据网络的破坏程度函数节点或边缘后删除。另一方面,节点和边的关键程度可以判断网络中的节点和边的属性信息,如度、介数中心,和亲密中心(17,19]。本文认为节点和边的属性信息应该被用来描述节点的重要程度和铁路物理网络的边缘。损伤程度的网络函数的描述应该基于关键节点和边度流后形成的物理结构。

3.2.3。关键站和关键线路的定量方法

铁路的关键节点和关键边物理网络可以简化通过网络中节点的位置特征;节点的重要性,可以从不同的角度来描述通过整合网络结构的指标,节点中心和相关性。由于这些指标的计算过程之间的相关性,增加了问题分析的复杂性,分析不方便。如果我们独立分析每个索引,我们只能从不同的角度得到孤立的结论。因此,有必要找到一个合理的方法来减少网络拓扑结构指标的数量需要分析并确保原始指标中包含的信息不会丢失,实现综合分析收集到的数据的目的。

如图3,以取得综合指标量化节点的重要性,主成分分析(PCA)被用来解决这个问题通过SPSS,和三个指标描述节点,比如学历,接近中心,和中间性中心映射到一维坐标。综合指数描述可以获得节点的重要度的基础上,保留原始节点的拓扑特征,即综合定量指标的重要程度的节点通过主成分分析中的应用。

根据主成分分析的计算,Kaiser-Meyer-Olkin值是0.622,巴特利特球形测试 显示,学位中心的三个指标,亲密中心,中间性中心满足主成分分析的要求。分析结果如表所示2。

根据主成分分析的结果,学位中心中起决定性作用的关键节点索引,占近60%,其次是亲密中心和中间性中心。每个组件的比例综合定量指标的关键节点如图4。因此,在铁路物理网络,全面量化指标的节点临界表示如下: 在那里,节点的度 , 节点的亲密中心吗 ,和规范化的中间性中心节点吗 。

根据河中沙洲et al .,边度可以表达产品由边缘连接的节点的程度(15]。本文从边缘通过节点相互连接,指的是河中沙洲量化边的临界时的结论;即综合定量指标的边缘在铁路临界物理网络表达如下: 在哪里和边的两个节点和和的量化指标节点的重要程度和 ,分别。

计算后,10个最关键的节点和边在中国高速铁路的物理网络如表所示3。

4所示。旅客列车运行方案设计考虑网络的生存能力

由于突发事件的发生,列车之间OD路径根据损坏的位置可以调整网络中节点或边缘。根据这种方法,一个临时旅客列车的运行方案提出了损伤区域网络的节点或边的阻力,提高铁路运输服务网络的破坏下铁路物理网络。

4.1。建设高速铁路运输服务网络

本文认为如果一个站或部分失败,影响其他电台可以减少调整列车通过车站或线到另一个路径。的步骤如下:(我)步骤1。存储路径训练。根据现有的客运列车运行数据后,2022年1月的时间表调整和本地网络结构、路由与里程被选为可选路径组和列车OD和相同的路径是机密。(2)步骤2。比较不同的路径。根据不同节点的失败或在跑道上,另一个从原始轨迹跟踪设置不同但具有类似里程提供特定的火车。(3)步骤3。评估替代路径的生存能力。不同道路的重要性是不同的,和较低的道路运营里程终于选择避免迂回运输的额外成本。与此同时,另一种路径用于满足约束保障能力。(iv)步骤4。生存能力评估替代路径。另类的生存路径是相对于原来的路径,和替代路径下的网络生存性评估。

4.2。铁路运输服务网络的生存能力的内涵

最复杂的网络负载,材料,信息,或能量,可以具体的或抽象的。铁路物理网络,网络的负载实际上运行在固定的线路和客运列车在固定的间隔。当网络结构发生变化时,如果新节点或边缘被添加到网络(新车站和线路)或删除现有的节点或边(现有的车站和线路中断由于紧急情况),在固定线路上运行的列车将重新分配。这意味着,网络中的节点不是孤立的,而是其他节点之间的耦合可以受到突然的失败,导致连锁反应,会导致大量的节点的崩溃,甚至整个网络。

本文所指的节点故障是指节点的失败由于紧急情况的影响,和之间的直接连接节点及其邻居不能成立。在铁路物理网络,节点故障意味着站功能的完全丧失。由于大量的企业由火车站、客运列车相关的业务包括客运列车通过和其他交通操作除了旅客登机和着陆。因此,如图5,铁路物理网络中的节点的失败不仅意味着乘客不能在车站和土地,也就意味着他们不能十字车站时,即使他们通过火车不停。边缘的失败意味着没有火车可以通过一段时间的受损区域。

同时,本文借用Bešinović的观点,认为生存能力是指一个系统的能力来控制损失在可接受的范围内突发事件发生后,和生存能力,弱点和可靠性都是subconcepts电阻(23]。铁路网络的生存能力相关的铁路网络系统的功能下降后站在紧急情况下或换行符。

作为一个组织计划将客流转换成列车流,列车运行计划应该制定根据客流的需求特点和运输组织的条件。首先,客流条件反映了旅客的旅游需求,客流的性质决定了列车的类型和部分操作,和客流决定了列车的数量。其次,交通组织条件指的是硬件设备条件包括线路条件、列车的条件,和交通组织。因此,本文认为客运列车线路规划问题(垂直距离)可以被视为两个部分:制定计划的过程和结果。

铁路运输服务网络为乘客也建立在铁路铁路组成的物理网络基础设施,它代表铁路上的列车流物理网络,具有相同的内涵,垂直距离的解决问题。此时,铁路运输服务网络为乘客可以视为垂直距离问题的解决方案的结果。因此,铁路运输服务网络的生存性评估可以被视为生存能力评估的客运列车运行计划。

铁路运输服务网络,节点故障意味着函数车站的乘客进出站的车站或转让是完全迷失了方向。铁路运输服务网络的节点故障集中在一个特定的火车。例如,在武汉由于流行的封锁在2020年初,旅客登机和降落的服务大多数火车都悬浮在武汉枢纽站,但是火车仍然可以交叉站,完成技术停止和其他相关业务。此外,边缘失败的铁路运输服务网络意味着一个特定的训练不能操作在一个特定的部分。

由于铁路运输服务网络的基础是建立在铁路物理网络,铁路物理网络的系统功能主要体现在可以提供运输服务,以及铁路的影响物理网络突发事件造成的直接反映在铁路运输服务网络的变化。根据普遍的共识,在客运服务网络边缘的失败只会影响特定的客运列车;边和节点之间的关系,在铁路运输服务网络比较独立,和运输服务网络中的边缘和节点的失败不会影响基础设施,即铁路物理网络。具体地说,如果有多个对客运列车运行在相同的OD,当一对列车的服务时,很容易使供给和需求平衡再次通过运行重新连接火车等等。但另一方面,铁路物理网络的状态直接决定了运输服务网络的状态,和悬挂一条线或站直接影响所有的火车经过他们。因此,本文以铁路物理网络攻击的目标和所观察到的节点或边的失败所带来的影响在铁路物理网络铁路运输服务网络,以判断铁路运输服务网络的生存能力。

如果节点的影响通过一个索引网络上的独立分析,只能获得一个孤立的分析结论,网络电阻不能完全量化。的定量指标节点临界和临界边缘在本文中被用来减少拓扑特性的多个节点值的维度通过主成分分析,本文删除在降序排列的索引值和 。

4.3。铁路运输服务网络生存能力评估

生存能力强调系统的能力来维持或恢复到可接受的范围的功能从一个正常的或计划状态过渡到后由于紧急中断状态。不同的生存需求对应于不同的生存能力评价方法,揭示网络生存能力的不同方面。描述铁路运输服务网络的生存能力,有必要考虑车站的服务功能或线是影响应急。因此,平均最短路径、聚集系数、网络效率和其他指标描述铁路物理网络不能直接用来描述运输供给的变化。

方舟子等人认为,单个节点功能的丧失由于紧急会影响列车的运营里程10]。考虑到铁路网络系统中,如果线或节点的失败只是判断列车的数量,对网络的影响不能代表整个网络,也不能代表全国客运总量的影响。因此,方的意见是引用和推广本文认为剩余里程总数的列车运行失败后节点或边的评价指标可以作为电阻的铁路运输服务网络。

因为火车的运营里程直接决定了火车的服务范围,不同的火车运营里程的影响可以用来代表节点的生存能力紧急情况下,中断后表示 ,如下: 在哪里表示累积里程旅行后影响列车的一个节点紧急和操作公里所有列车的网络。

应该注意的是,如果中断节点位于火车的出发和到达站路线,影响运营里程是整个操作的火车,因为火车不能完成其离开,返回,或返回部分整理,这是由火车 。然而,如果中断节点位于火车路径,紧急的影响总体上火车之旅需要分析个案的方式,这是由火车 。例如,如果火车需要绕道紧急情况发生后,实际的路线将会改变相比计划路线。如果火车选择中途返回,它只能服务路线计划的一部分。举个例子,在2021年夏季旅游旺季期间,Z130从兰州到Beijingxi T114从兰州到杭州转身Sanmenxiaxi火车站由于大雨郑州铁路局管辖内的,铁路运输企业位于中国中部。这意味着,如果火车不能安全运行的范围内,旅客登机和着陆服务无法在相应的处理,从而影响实际运营里程的火车。本文认为节点故障后,受影响的列车运营里程是里程从中断节点沿着火车火车终点站运行方向。同时,假设如果两个或两个以上的节点或边缘不能在火车上路径,火车停止运行,和火车里程的影响应该是整个路线的总里程。因此,车站或线突发事件的影响,铁路运输服务网络可以分为以下两种类型:首先,当节点位于出发和到达站火车是中断,影响应该包括这些铁路的总里程,记录 。第二,当中断节点坐落在火车上路径,节点之间的影响是操作里程和相邻的起点在火车上路径,标记成吗 。

当线打断了紧急情况下,所有的火车经过线将受到影响。因此,生存能力的优势所示如下方程:

类似于节点故障,当边缘位于区间立即毗邻的起始和结束点火车,影响应该包括这些列车的总运营里程,标记成吗 。当边缘位于火车的路径,是第一次失败的边缘节点的影响区间列车的方向。

4.4。基本假设

4.1.1。失败水平假说

行或站在多大程度上影响紧急不仅对突发事件本身,还取决于受损部分的特点,如寿命、材料和施工标准。本文假定紧急在车站或线的影响是绝对的,车站的功能只能完全丢失或完全保留;站的功能,或只有0%或100%,0%和100%之间,没有中间状态。这意味着,火车不可能通过直接对乘客或乘客在车站没有下降。边缘失败后,所有的火车,应该通过边缘不能通过。

10/24/11。空间及时性假说

本文假定所有列车都受到站或突发事件的影响,不管他们的相对位置。也就是说,没有火车到车站或部分,车站或再次失败,这火车不影响情况。如果车站或线路径的火车,车站的失败或线将不可避免地影响了火车。作为本文讨论的铁路运输服务网络(即。,the passenger train operation scheme) repeats in a cycle of 24 hours, it is assumed that only trains within 24 hours will be affected after a line or station failure.

4.4.3。列车运行的假设

本文假定所有列车运行成对每天有相同的培养路径。这意味着站或线路故障由于紧急会影响列车在同一时间。不可能只影响在另一个方向,一个方向和保留能力也不太可能为一辆列车受影响而不影响另一列火车。此外,如果两个或两个以上的节点或边的火车路径失败,火车被认为是服务。在这种情况下,减少培训路径的整个操作一对列车。

4.5。铁路运输服务网络的生存能力分析

分析两对OD Zhengzhoudong-Nanjingnan之间的客运列车和Zhengzhoudong-Hefei或Hefeinan。两对OD间有3培养路径,分别后的地图调整2022年1月,如表所示4。

表5列出所有的火车Zhengzhoudong Nanjingnan OD,转移到通过Xuzhou-Lanzhou高速铁路京沪高速铁路Xuzhoudong火车站。当Xuzhoudong火车站失败时,这些列车的运输服务不会通过OD但跑部分。一旦发生紧急状况,因此,在车站或线路沿线的,它将直接减少乘客供应Zhengzhoudong和Nanjingnan火车站之间也会影响旅行的乘客站在Zhengzhoudong向上方向和Nanjingnan方向。为了避免站或线路故障的影响在长途横条线列车在局部范围,有必要调整一些火车的OD的运输路线,不是在这个领域。本文提供了这些火车替代路线如表所示6。

数据6和7分别显示所有现有路径Zhengzhou-Nanjingnan部分和Zhengzhou-Hefei / Hefeinan部分,排名顺序的路径的长度,以及这些路径的节点和边可以OD之间的客运列车。在这篇文章中,如果一个路径的节点或边缘失败,其他路径可以选择。如果有多个其他路径,选择应该基于最低的定量指标的重要程度的边缘沿着路径。

4.6。旅客列车运行调整计划的生存能力的比较

表7以Xuzhoudong为例表明当Xuzhoudong失败时,调整交通流之间最初经过Xuzhoudong Zhengzhoudong Nanjingnan, OD可以减少对所有站在该地区的影响,和运输里程标志站减少的损失。这样,如果有一个特定的路径,可以提供一定的OD房间在该地区,选择路径的操作行可以的情况下线路和车站通过能力许可。当火车的绘画和上浆中断由于紧急,另一种路径可以立即用于OD需求服务。

5。结论

中国高速铁路的物理网络拓扑构建。的基础上建立关键节点和边缘的综合定量指标的重要性,铁路运输服务网络的生存能力评价指标构建了基于旅客列车的运行范围,并应用于当地的铁路网络。以改进的目标速度铁路系统的生存能力,选择手术方案之间的客运列车OD。

本文的主要研究工作如下:(1)本文建立的评价指标主要车站和高速铁路的关键线路物理网络。本文主成分分析(PCA)是用来降低维度的三个指标描述节点的复杂性成一个综合评价指标,它不仅保留了节点的物理特性,而且简化了描述过程的关键节点。使用这种方法,最后形成了一个数量指标的物理网络的关键节点度为主体,辅以亲密中心和中间性中心。之后,边缘的关键程度量化指标的定义是根据节点的关键程度评价指标。(2)本文构建了高速铁路运输服务网络与火车停止节点和两个相邻站的火车停在一边,分析他们的生存能力。本文认为铁路运输服务网络生存能力可以表示通过攻击节点和边的铁路物理网络和观察实际列车运行的影响。此外,考虑到节点的级联效应和边缘失败,当地的道路网络的生存能力进行了分析通过使用现有的映射训练当地的道路网络中的数据。认为通过使用获得的级联效应生存指数基于运营里程是不平衡的,和原因进行了分析。(3)本文建立替代客运列车运行计划的制定方法在本地网络。本文以所有的火车从Zhengzhoudong Nanjingnan和Zhengzhoudong合肥/ Hefeinan为例,调整其他行根据道路边缘的关键程度评价指标和具体的节点和边的失败和所观察到的系统功能的影响。

本文的不足之处如下:(1)定量指标的关键节点和边度有一定的局限性。定量指标的关键节点和边度通过主成分分析可以避免孤立的结论,避免主观因素的缺点,如人工确定结论。然而,本文表明铁路物理网络的节点分布状态和铁路运输服务网络是不同的,和他们的拓扑特性不完全一致。本文描述了关键节点和关键边只有通过铁路物理网络的特点,没有参考节点特征的铁路运输服务网络,有一定的局限性。在未来,更全面的评价指标可以建立关键节点和关键边结合铁路物理网络的特点和铁路运输服务网络。(2)生存能力评价指标有一定的局限性。在本文中,节点和边缘造成的影响失败是由影响列车的运营里程,也就是说,铁路运输服务网络的抗损伤。这种方法可以反映出服务范围影响列车的数据,同时也考虑到网络的损失函数随失败的节点和边缘的相对位置在火车上的道路。然而,这种方法不能代表之间的客流OD影响。在未来,基于客流OD和受影响的列车之间的数据,受影响的客流数据和运营里程可以全面考虑获得铁路运输服务网络综合评价指标的阻力损失。(3)选择列车运行计划有一定的局限性。替代客运列车运行计划提出了基于现有旅客列车运行计划和只是的基础上调整最低定量指标的重要程度的路径。虽然这种方法保证了客流的起始和终点之间火车或完整路径的一小部分,它不考虑客流在调整范围内的路径,和本文不涉及本节流量分布的问题。此外,该方法还建立了基于现有的客运列车运行方案能高度适应客流,但本文假定现有的客运列车运行方案是合理的,但它不是验证。未来路径的基础上调整,客流之间可以装载站见面之间的客流OD的目标,然后,影响车站的客流路径或边缘损伤可以调整,以满足需求之间的客流OD antidamage需求的基础上。(4)在未来,高速的集成网络模型和通用高速铁路可以建立基于网络的生存性评估铁路运输服务。通过集成的拓扑特性国家高速铁路网络和普遍的速度和配件之间OD客流需求,通用的在线和离线操作策略高速铁路列车失败后节点或边缘设计的目的是提高交通服务网络的生存能力的综合高速和通用的高速铁路网络。

数据可用性

的数据支持本研究的发现可以从相应的作者在合理的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了甘肃省级大学创新基金项目(2020 - 111)和“双一流”重大研究项目,甘肃教育部门(没有。GSSYLXM-04)。