城市地鐵系統(tǒng)運行的脆弱性仿真研究及應用
定 價:48 元
叢書名:重大工程安全風險管理叢書
- 作者:宋亮亮等著
- 出版時間:2020/5/1
- ISBN:9787564186739
- 出 版 社:東南大學出版社
- 中圖法分類:U231
- 頁碼:147頁
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
本書從地鐵系統(tǒng)運行脆弱性的角度出發(fā),明確地鐵系統(tǒng)運行脆弱性(Metro Operation Vulnerability, MOV)的涵義及其形成原因,從地鐵干擾源和地鐵自身脆弱性兩個方面,對地鐵系統(tǒng)的運行安全展開仿真研究,提出控制MOV的方法和措施,給出相應改進建議,為地鐵運行安全的管理和決策工作,提供理論支撐和技術支持。
作為人們日常出行必不可少的公共交通工具,地鐵在現(xiàn)代人生活中扮演著至關重要的角色。地鐵由于在土地利用、能源消耗、空氣質量、景觀質量、客運質量等方面的優(yōu)勢,逐步成為許多大城市交通發(fā)展戰(zhàn)略中的骨干,受到城市規(guī)劃者和城市居民的青睞。然而,地鐵是極其脆弱的復雜社會技術系統(tǒng)(Socio-Technical System,STS),地鐵運營易受到干擾事件的影響,引發(fā)地鐵運營事故,輕則造成列車的晚點或停運、乘客滯留無法疏散,影響人們的安全正點出行,重則造成全線路網的癱瘓、重大設備的損毀,帶來人員傷亡和重大經濟損失,影響整個城市的正常健康運轉。除了舒適的運營環(huán)境,乘客更需要地鐵公司提供一個可靠而又安全的乘車空間。在地鐵系統(tǒng)運行過程中,將安全放在首要位置,成為眾多研究人員和從業(yè)者廣泛認可的觀點。因此,需要進一步深入挖掘地鐵系統(tǒng)運行不安全的原因,脆弱性為這一研究打開了一個新的視野。本書從地鐵系統(tǒng)運行脆弱性的角度出發(fā),明確地鐵系統(tǒng)運行脆弱性(Metro Operation Vulnerability,MOV)的含義及其形成原因,從地鐵干擾源和地鐵自身脆弱性兩個方面,對地鐵系統(tǒng)的運行安全展開仿真研究,提出控制MOV的方法和措施,給出相應改進建議,為地鐵運行安全的管理和決策工作提供理論支撐和技術支持。
。1)通過對大量現(xiàn)有研究文獻進行詳細梳理,總結安全風險研究中事故模型的研究現(xiàn)狀、地鐵運營安全研究現(xiàn)狀、不同領域脆弱性研究現(xiàn)狀,以及系統(tǒng)仿真方法研究現(xiàn)狀,指出現(xiàn)有城市地鐵系統(tǒng)運行安全研究的不足,進而針對現(xiàn)有研究及實踐中地鐵系統(tǒng)運行安全管理的不足,界定了本書的研究目標,明確了本書的研究內容,給出本研究的框架結構。
。2)界定地鐵系統(tǒng)運行脆弱性的含義及其形成機理。在總結地鐵系統(tǒng)運行特征的基礎上,參考自然科學、社會科學和工程科學中脆弱性的定義,辨析脆弱性與可靠性、穩(wěn)定性、魯棒性、恢復力等有關概念的區(qū)別與聯(lián)系,形成城市地鐵系統(tǒng)運行脆弱性的概念,通過數(shù)學語言對概念進行了解析,拓展了MOV的內涵,剖析MOV的形成機理,明確地鐵運行干擾事件和影響因素激發(fā)MOV造成地鐵運營事故的過程,通過熵增原理對MOV的形成機理以及這一過程中系統(tǒng)熵值的變化情況做進一步解釋,進而確定了地鐵系統(tǒng)運行脆弱性研究的主要研究層次和需要解決的問題。
。3)構建地鐵運營干擾事件網絡(Metro Operation Disruptive Event Network.MODEN),解析了地鐵干擾源的特性。基于地鐵運營事故及風險清單,梳理總結地鐵運行干擾源的類型,利用事故鏈技術描述不同干擾源之間的聯(lián)系,在此基礎上生成地鐵運營干擾事件網絡。基于復雜網絡理論(Complex Network Theory,CNT),選取網絡密度、度及度分布、平均路徑長度和聚類系數(shù)等靜態(tài)統(tǒng)計特征指標,考察MODEN是否具有現(xiàn)實網絡中普遍存在的小世界特性和無標度特性,選取中心性節(jié)點指標評價節(jié)點重要程度,通過網絡效率表征失去節(jié)點后網絡的變化程度,考察不同節(jié)點失效對MODEN的影響。仿真分析結果表明:MODEN具有較小的平均路徑長度和較大的聚類系數(shù),是小世界網絡;MODEN的累積度分布符合冪律分布形式,是無標度網絡。在移除網絡節(jié)點方面,RA移除策略要優(yōu)于IA移除策略,基于BC的移除策略在前期效果更好,基于DC的移除策略在后期更為理想;網絡結構中11.54%的中心性節(jié)點至少控制了網絡的79.76%的初始效率,對網絡中的中心節(jié)點進行控制,能有效控制MODEN的傳播效率。
宋亮亮,1988年4月生,江蘇南通人。2017年9月畢業(yè)于東南大學工程管理專業(yè),獲管理學博士學位。曾到美國北卡羅來納州立大學(NCSU)土木建設與環(huán)境工程系交流訪問。2017年至今,于河海大學商學院工程經濟與工程管理系工作。主持國家自然科學基金青年項目(71801082)、教育部人文社科青年項目(18YJCZH148)。先后在《Safety Science》《Sustainability》《東南大學學報(自然科學版)》《中國安全科學學報》等國內外期刊上發(fā)表SSCI/SCI/EI檢索論文10余篇,主要研究方向為系統(tǒng)安全與韌性、工程數(shù)字信息化。
1 緒論
1.1 研究背景及意義
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意義
1.2 國內外研究現(xiàn)狀
1.2.1 事故模型研究現(xiàn)狀
1.2.2 地鐵運營安全研究現(xiàn)狀
1.2.3 不同領域脆弱性研究現(xiàn)狀
1.2.4 系統(tǒng)仿真方法研究現(xiàn)狀
1.2.5 現(xiàn)有研究的評述
1.3 研究目標、內容與方法
1.3.1 選題來源
1.3.2 研究目標
1.3.3 研究內容
1.3.4 研究方法
1.3.5 研究框架結構
1.4 本章小結
2 地鐵系統(tǒng)運行脆弱性內涵及形成機理分析
2.1 地鐵系統(tǒng)運行特點分析
2.2 脆弱性概述
2.2.1 脆弱性的內涵
2.2.2 脆弱性相關概念辨析
2.3 地鐵運行脆弱性的界定與特征分析
2.3.1 地鐵系統(tǒng)運行脆弱性含義
2.3.2 地鐵系統(tǒng)運行脆弱性數(shù)學描述
2.3.3 地鐵系統(tǒng)運行脆弱性的特征
2.4 地鐵系統(tǒng)運行脆弱性影響因素及形成機理分析
2.4.1 地鐵系統(tǒng)運行脆弱性影響因素的識別
2.4.2 地鐵系統(tǒng)運行脆弱性形成機理分析
2.4.3 基于熵增原理對地鐵系統(tǒng)運行脆弱性的進一步詮釋
2.5 本章小結
3 基于CNT的地鐵系統(tǒng)運行干擾源特性研究
3.1 復雜網絡基本理論概述
3.1.1 復雜網絡的基本統(tǒng)計指標
3.1.2 復雜網絡節(jié)點中心性指標
3.2 地鐵運營干擾事件網絡形成過程
3.2.1 地鐵運營事故基本統(tǒng)計分析
3.2.2 地鐵運營干擾事件主要類型
3.2.3 地鐵運營干擾事件間關系的確定
3.2.4 地鐵運營干擾事件網絡的構建
3.3 地鐵運營干擾事件網絡靜態(tài)結構分析
3.3.1 復雜網絡分析軟件
3.3.2 地鐵運營干擾事件網絡基本拓撲特性解析
3.3.3 地鐵運營干擾事件網絡現(xiàn)實特性解析
3.4 地鐵運營干擾事件網絡動態(tài)特性分析
3.4.1 網絡動態(tài)仿真策略
3.4.2 地鐵運營干擾事件網絡節(jié)點中心性指標值
3.4.3 地鐵運營干擾事件網絡中心性程度的量化
3.4.4 地鐵運營干擾事件網絡的動態(tài)仿真結果分析與討論
3.5 本章小結
4 基于ISM與MICMAC的地鐵系統(tǒng)運行脆弱性影響因素作用機制研究
4.1 解釋結構模型與交叉影響矩陣相乘分類法
4.1.1 解釋結構模型與交叉影響矩陣相乘分類法理論概述
4.1.2 集成ISM和MICMAC方法的基本步驟
4.2 基于ISM和MICMAC的地鐵脆弱性因素分析
4.2.1 基礎數(shù)據的獲取
4.2.2 地鐵系統(tǒng)脆弱性影響因素的ISM模型
4.2.3 地鐵系統(tǒng)脆弱性影響因素的MICMAC分類圖
4.3 本章小結
……
5 基于SEM的地鐵系統(tǒng)運行脆弱性影響因素重要度評估研究
6 基于SD的地鐵系統(tǒng)運行脆弱性仿真研究
7 總結與展望
參考文獻
附錄 關于地鐵系統(tǒng)運行脆弱性的專家調查