關(guān)鍵基礎設施工程網(wǎng)絡綜合微觀分析與脆弱性仿真.pdf

1、作為中國經(jīng)濟強勁發(fā)展的重要標志,大型工程項目規(guī)劃建設正蓬勃開展。目前,我國的工程規(guī)劃科學論證機制缺失、工程建設投資失控、工程使用效率低下等問題嚴重,亟待在資源、環(huán)境、生態(tài)等條件約束下,創(chuàng)新其規(guī)劃、建設和設計管理理念、方法和手段。經(jīng)濟、社會和工程系統(tǒng)日益網(wǎng)絡化,常規(guī)和非常規(guī)突發(fā)事件多發(fā),人們對關(guān)鍵基礎設施工程系統(tǒng)的安全性和可靠性提出更高要求。復雜網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)信息是構(gòu)建復雜系統(tǒng)模型、研究復雜系統(tǒng)性質(zhì)和功能的基礎。系統(tǒng)辨識現(xiàn)代工程日趨大型化、

2、復雜化和系統(tǒng)化的特征,理解大型復雜工程系統(tǒng)的行為和功能應從理解系統(tǒng)相互作用網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)開始。
　　 本文創(chuàng)新性地將復雜工程系統(tǒng)的規(guī)劃設計及其脆弱性等問題抽象為復雜工程網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的綜合微觀分析,以及脆弱性分析與安全保護問題。借鑒統(tǒng)計物理學、分子生物學等學科領域基于復雜網(wǎng)絡研究的最新實驗事實,以相應的前沿理論領域所獲得的理念與成就為基礎,綜合運用復雜性科學、復雜網(wǎng)絡等理論和方法,科學理解和深入探索復雜工程網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的定性特征與定量

3、規(guī)律,以及脆弱性特征和保護策略。
　　 第三章運用復雜性科學研究的綜合微觀分析方法,研究構(gòu)建復雜工程網(wǎng)絡綜合微觀分析范式,建立復雜工程網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)表述的定性定量框架與若干細節(jié)概念、方法和工具。并以世界50座城市地鐵網(wǎng),以及中國國家高速公路網(wǎng)、中長期鐵路網(wǎng)和國道網(wǎng)等關(guān)鍵基礎設施工程系統(tǒng)為原型建立復雜網(wǎng)絡模型,初步分析其全局特性,確立研究的邏輯基礎；第四章,研究揭示、理解和刻畫關(guān)鍵基礎設施工程網(wǎng)絡的局部結(jié)構(gòu)——模體、子圖特性,并定義和計

4、算其組合機制；第五章基于自底向上的超家族分析方法,辨析關(guān)鍵基礎設施工程網(wǎng)絡的家族性質(zhì)。研究揭示了關(guān)鍵基礎設施工程網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的設計規(guī)則、構(gòu)建機制和系綜特征。
　　 第六章系統(tǒng)設置常規(guī)和非常規(guī)突發(fā)事件干擾下的工程網(wǎng)絡脆弱性仿真策略,仿真分析了真實關(guān)鍵基礎設施工程網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的脆弱性；以中國國家高速公路網(wǎng)絡為實例,研究建立了基于骨干網(wǎng)和社團網(wǎng)的工程網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)安全保護策略,研究方法和成果可以有效拓展至其他關(guān)鍵基礎設施工程網(wǎng)絡。第七章總結(jié)了主要研