基于節(jié)點關聯(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)域經濟的基礎性工程設施，是城市的動脈和神經。生命線工程關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部關聯(lián)緊密的網絡系統(tǒng)，災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，最終導致系統(tǒng)中的大部分甚至整個網絡的崩潰的災難性后果。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、建立一個關于生命線系統(tǒng)級聯(lián)失效的普適性模型，研究其在災害情形下的運行機制，從而為生命線工程的保護，政府部門的防災減災提供確定的方向和有理有據的決策支持。
　　本文在綜述國內外生命線工程研究歷史和現(xiàn)狀的基礎上，引入節(jié)點綜合重要度概念，從節(jié)點在網絡結構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絡節(jié)點單元的重要度進行分析，確定網絡關鍵節(jié)點。而后依據組織結構中的相關概念，把生命線系統(tǒng)的節(jié)點關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系，處在并列支路上的高級別上并列、同級別上并列關系幾種形式，利用相鄰模糊標度法定量計算出各種節(jié)點連接形式對應的關聯(lián)因子，綜合網絡整體關聯(lián)性，確定節(jié)點關聯(lián)度，建立基于多維關聯(lián)的生命線系統(tǒng)節(jié)點關聯(lián)度模型。在災害蔓延動力學理論基礎之上，結合生命線系

4、統(tǒng)的網絡結構特征，利用節(jié)點關聯(lián)度對已有蔓延動力學模型中的節(jié)點連接強度系數(shù)進行改進。從系統(tǒng)單元間的關聯(lián)關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)這類實體網絡中資源分配的特征，建立一個生命線網絡級聯(lián)失效模型，研究災害在網絡的動態(tài)傳播問題，考察節(jié)點連接形式和網絡結構特征對生命線網絡級聯(lián)失效規(guī)模的影響。
　　最后，通過對一段供水網絡的分析和數(shù)值模擬研究，演示了本論文所構建模型的使用過程。實驗結果表明，節(jié)點間的關聯(lián)度放大了系統(tǒng)級聯(lián)