[發明專利]一種城市路網級聯失效節點識別方法

有效

• 申請號: 202010638550.1
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111953651B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 常玉林;徐春陽;孫超;張曉娜
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L41/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種城市路網級聯失效節點識別方法，屬于交通網絡控制領域，首先對城市路網進行仿真，得到仿真運行路網與幾何拓撲路網，由幾何拓撲路網節點的節點度和點介數，由節點度和點介數均值較大的節點確定重要節點集合，對重要節點集合中的節點依次進行攻擊，攻擊過程中計算仿真運行路網的連通度、最大連通子圖的相對大小和圈數率，由連通度、最大連通子圖的相對大小和圈數率數值均小于等于0.2的節點確定脆弱點集合，對脆弱點集合的節點進行攻擊，確定級聯失效關鍵節點。本發明的識別方法簡便、識別結果直觀，便于采取措施，保障城市交通網絡的持續、可靠運營。

技術領域

本發明屬于交通網絡控制領域，具體涉及一種城市路網級聯失效節點識別方法。

背景技術

在城市道路交通系統運營中，經常會遇到這樣的問題，某條路段或者交叉口由于重修(或者發生交通事故)而出現交通的暫時中斷，引起周邊其他道路發生擁堵，甚至引起路網大規模的阻塞或崩潰。另外，一些自然災害(如暴風雨、冰災等)亦可能引發大規模的城市道路交通阻塞現象。在這些問題的背后，隱藏著一個重要問題-級聯失效。城市道路交通網絡是復雜的系統，具有小世界特征或是無標度網絡，小世界特征網絡對惡意攻擊具有一定的耐受性，然而，無標度網絡表現為“魯棒且脆弱”，即對隨機攻擊表現出很強的耐受性，但是對于選擇性攻擊則表現出脆弱性，即少數關鍵節點或路段的失效就可能導致網絡的癱瘓。因此，可在級聯失效發生前，通過保護級聯失效關鍵節點或路段，提高交通網絡的可靠性，預防大規模級聯失效的發生。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種城市路網級聯失效節點識別方法，保障城市交通網絡的持續、可靠運營。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種城市路網級聯失效節點識別方法，對城市路網進行仿真，得到仿真運行路網與幾何拓撲路網，由幾何拓撲路網節點的節點度k_i和點介數B_n確定重要節點集合，對重要節點集合中的節點依次進行攻擊，并計算仿真運行路網的連通度γ、最大連通子圖的相對大小S和圈數率μ^T，確定脆弱點集合，對脆弱點集合的節點進行攻擊，確定級聯失效關鍵節點。

進一步，所述重要節點集合由節點度k_i≥3、點介數B_n≥0.2的節點組成。

更進一步，所述節點度i,j∈N，其中：N為幾何拓撲路網中的節點集合，i、j 為幾何拓撲路網中的任意兩個節點，e_ij為節點i、j之間的邊數。

更進一步，所述點介數i,j∈N，其中：d_inj為經過節點n的節點i、j之間的最短路徑數量，d_ij為節點i、j之間的最短路徑數量，n∈N。

進一步，所述對重要節點集合中的節點依次進行攻擊的方式包括：按照節點度的大小依次刪除幾何拓撲路網中的節點和照點介數的大小依次刪除幾何拓撲路網中的節點。

進一步，所述連通度其中|D|為路網遭受攻擊后節點的實際邊數，|V_d|為路網節點數。

更進一步，所述最大連通子圖的相對大小其中|V′_d|為最大連通子圖的節點數。

更進一步，所述圈數率其中μ為圈數，且μ＝|D|-|V_d|+1。

進一步，所述脆弱點集合由γ、S和μ^T數值均小于等于0.2的節點組成。

進一步，所述聯失效關鍵節點組成失效節點集合，根據失效節點集合對關鍵節點進行擴容、實行交通誘導減少關鍵節點通過的車流量。

本發明的有益效果在于：