物流基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)級(jí)聯(lián)失效建模與脆弱性研究.pdf

1、生命線系統(tǒng)包括為城市提供電力、供水、燃?xì)?、通信、交通等服?wù)的一系列基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，是維持城市各項(xiàng)職能正常運(yùn)行的根本保證?；A(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化以及系統(tǒng)間功能依賴程度的加深在提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)也給基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的安全性能帶來(lái)不利的影響。對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)局部、微小的擾動(dòng)足以使故障通過(guò)系統(tǒng)組件在功能上的關(guān)聯(lián)關(guān)系蔓延至網(wǎng)絡(luò)的其他部分，不同系統(tǒng)間的功能依賴關(guān)系還容易造成故障在關(guān)聯(lián)系統(tǒng)間的交互傳播，使失效后果進(jìn)一步擴(kuò)大。上述網(wǎng)絡(luò)局

2、部故障向全網(wǎng)大規(guī)模蔓延的現(xiàn)象也即“級(jí)聯(lián)失效”現(xiàn)象，部分關(guān)鍵組件的故障通過(guò)級(jí)聯(lián)失效甚至能夠造成網(wǎng)絡(luò)大面積崩潰的后果，對(duì)城市各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)的正常進(jìn)行造成嚴(yán)重威脅。
　　鑒于當(dāng)前物流基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域仍缺乏立足于關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的級(jí)聯(lián)失效問(wèn)題的研究，本文根據(jù)物流任務(wù)系統(tǒng)和交通系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上的依賴關(guān)系將物流基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)抽象為由任務(wù)網(wǎng)絡(luò)和交通網(wǎng)絡(luò)復(fù)合而成的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。以“負(fù)載—容量”級(jí)聯(lián)失效模型和交通流用戶均衡分配模型為基礎(chǔ)從網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、網(wǎng)絡(luò)承載力、

3、負(fù)載重分配機(jī)制和不同層節(jié)點(diǎn)間的功能依賴關(guān)系等方面建立了故障在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部以及網(wǎng)絡(luò)間的交互傳播機(jī)制，從級(jí)聯(lián)失效的角度研究了物流關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的脆弱性并對(duì)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的重要度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　本文首先基于可調(diào)任務(wù)負(fù)載重分布的級(jí)聯(lián)失效模型以隨機(jī)或有目的性的移除一定比例節(jié)點(diǎn)的方式模擬隨機(jī)故障和蓄意攻擊對(duì)系統(tǒng)造成的破壞，以任務(wù)負(fù)載的損失程度和交通效率的下降程度作為失效后果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)并在此基礎(chǔ)上研究了任務(wù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)耦合方式和耦合強(qiáng)度、負(fù)載分

4、布均勻性、承載力擴(kuò)增方式、任務(wù)負(fù)載重分配方式以及節(jié)點(diǎn)失效模式下物流關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的脆弱性并提出改善脆弱性的建議。
　　本文其次基于物流關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的路徑選擇機(jī)制設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)流的雙層均衡規(guī)劃模型和級(jí)聯(lián)失效模型并將其應(yīng)用于小規(guī)模物流關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要度的評(píng)價(jià)問(wèn)題。基于節(jié)點(diǎn)的重要性等價(jià)于破壞性的思想以移除節(jié)點(diǎn)所引起的級(jí)聯(lián)失效的破壞程度作為節(jié)點(diǎn)重要度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分析了不同節(jié)點(diǎn)失效模式下關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的重要度并與基于其他方法的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比與分析。