基于節(jié)點關(guān)聯(lián)度的生命線系統(tǒng)級聯(lián)失效建模.pdf

1、生命線系統(tǒng)是維系現(xiàn)代城市基本功能和區(qū)域經(jīng)濟的基礎(chǔ)性工程設(shè)施，是城市的動脈和神經(jīng)。生命線工程關(guān)系著國家安全和利益，對國家及地區(qū)正常管理功能的發(fā)揮具有重大意義。然而生命線工程多為內(nèi)部關(guān)聯(lián)緊密的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，災(zāi)害作用下的生命線系統(tǒng)的破壞模式多為某處的一個微小擾動，通過節(jié)點之間的連接關(guān)系引起其他點發(fā)生故障，觸發(fā)造成整個系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)中的大部分甚至整個網(wǎng)絡(luò)的崩潰的災(zāi)難性后果。從靜態(tài)角度研究系統(tǒng)的失效問題是遠遠不夠的，有必要從動態(tài)的角度，

2、建立一個關(guān)于生命線系統(tǒng)級聯(lián)失效的普適性模型，研究其在災(zāi)害情形下的運行機制，從而為生命線工程的保護，政府部門的防災(zāi)減災(zāi)提供確定的方向和有理有據(jù)的決策支持。
　　本文在綜述國內(nèi)外生命線工程研究歷史和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，引入節(jié)點綜合重要度概念，從節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的空間位置和功能作用兩個方面，利用可變模糊聚類迭代模型對生命線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元的重要度進行分析，確定網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點。而后依據(jù)組織結(jié)構(gòu)中的相關(guān)概念，把生命線系統(tǒng)的節(jié)點關(guān)系形式劃分為直接相連的兩

3、個節(jié)點間下游節(jié)點對上游節(jié)點的直接從屬關(guān)系、直接相連的兩個節(jié)點間上游節(jié)點對下游節(jié)點的直接控制關(guān)系、間接相連的兩個節(jié)點間下游節(jié)點對上游節(jié)點的間接從屬關(guān)系、間接相連的兩個節(jié)點間上游節(jié)點對下游點的間接控制關(guān)系，處在并列支路上的高級別上并列、同級別上并列關(guān)系幾種形式，利用相鄰模糊標度法定量計算出各種節(jié)點連接形式對應(yīng)的關(guān)聯(lián)因子，綜合網(wǎng)絡(luò)整體關(guān)聯(lián)性，確定節(jié)點關(guān)聯(lián)度，建立基于多維關(guān)聯(lián)的生命線系統(tǒng)節(jié)點關(guān)聯(lián)度模型。在災(zāi)害蔓延動力學(xué)理論基礎(chǔ)之上，結(jié)合生命線系

4、統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征，利用節(jié)點關(guān)聯(lián)度對已有蔓延動力學(xué)模型中的節(jié)點連接強度系數(shù)進行改進。從系統(tǒng)單元間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和考慮時間因素的動態(tài)傳播入手，全面考慮生命線系統(tǒng)這類實體網(wǎng)絡(luò)中資源分配的特征，建立一個生命線網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效模型，研究災(zāi)害在網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)傳播問題，考察節(jié)點連接形式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征對生命線網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)失效規(guī)模的影響。
　　最后，通過對一段供水網(wǎng)絡(luò)的分析和數(shù)值模擬研究，演示了本論文所構(gòu)建模型的使用過程。實驗結(jié)果表明，節(jié)點間的關(guān)聯(lián)度放大了系統(tǒng)級聯(lián)