基于级联失效北部湾城市群物流道路运输网络可靠性优化研究

Cascading failures of the transport network means a few nodes or links in the transport network are failures which will transmit other nodes or links when the chain reaction occur, so cascading failures may occur. This project will determine the impact of the cascade source and identify vulnerable nodes or links by constructing cascading failure model. Study the logistics and transport networks' reliability of Beibu Gulf city group to find better ways to control the cascade failure and improve logistics and transport network reliability. Firstly, research the Status of Beibu Gulf city group logistics networks. Secondly, in-depth analysis of the Beibu Gulf city group logistics network cascade behavior based on the transport network of interdependence , a high degree of association , the internal dynamics characteristics of complex features. Thirdly, identify the impact of cascading failure source to determine the factors and sorting. Finally, a cascading failures model and its algorithm will be established under the special conditions to study the various sources effect on the reliability optimization of the transport networks. Then identifying vulnerable transport network nodes and links and analyzing potential bottlenecks.

道路运输网络级联失效指在道路运输网络中少数几个节点或路段发生故障，会通过节点之间或路段之间的连接关系引起其他节点或路段发生故障，发生连锁效应，从而导致道路运输网络出现级联失效。本项目通过构建级联失效模型，确定级联失效影响源，识别脆弱节点或路段，结合北部湾城市群物流道路运输网络特点进行可靠性优化研究，达到提出控制级联失效方法，提高物流道路运输网络可靠性的目的。首先，对北部湾城市群物流道路运输网络现状进行研究；其次，根据城市群道路运输网络相互依赖、关联程度高、内部动力学特征复杂的特点，深入剖析物流道路运输网络级联行为动力学演化过程和规律特征，揭示级联行为生命周期，识别级联过程中的脆弱点和路段；再次，对级联失效影响源进行辨识，确定影响因素并排序；最后，建立级联失效模型，确定模型算法，优化各种影响源下北部湾城市群物流道路运输网络可靠性，识别物流道路运输网络中的脆弱节点和路段、分析潜在瓶颈。

道路运输网络级联失效指在道路运输网络中少数几个节点或路段发生故障，会通过节点之间或路段之间的连接关系引起其他节点或路段发生故障，发生连锁效应，从而导致道路运输网络出现级联失效。本项目在分析级联失效原理以及理论模型的基础上，结合预期后悔理论对备选路径生成算法进行了改进，仿真了预期后悔、级联失效与生成备选路径之间的关系；在充分研究道路使用者种因素影响基础上，借助贝叶斯网络推理方法生成道路选择行为，在融合了驾驶者出行先验以及出行信息基础上，揭示了道路网络级联失效的演变机理以及演变过程；编制MATLAB程序生成基于道路网络的贝叶斯网络结构，根据贝叶斯网络参数学习MATLAB程序，反映了驾驶者感知路段属性变化；构建仿真算法，仿真了不同出行先验以及出行信息量对道路网络属性以及级联失效的定量影响；基于复杂网络级联失效原理，在研究道路网络复杂特征基础上，结合路段混合选择效用表达式，对路段负载进行了重新定义，借助MATLAB设计了计算程序；建立了基于混合效用的道路网络级联失效模型，发现了混合效用对道路网络中路段级联失效演变产生的定量影响；在道路运输网络中，基于关键节点或路段的失效可能导致大规模级联失效的发生，考虑了节点或路段在失效时的选择性关闭策略，建立了级联失效路段负载重分配方法，设计了相关路段的分配策略来控制级联失效规模，为防止大范围内的区域性级联失效产生对城市群运输网络的影响。通过本项目的研究，揭示了城市群物流运输网络异常行为的发展演化规律，重点分析受各种因素影响下城市群物流道路运输网络边和节点的级联失效行为，研究了这种行为与可靠性优化的关系。