交通系统震后连通性研究

论文摘要

交通系统是由交通单元(桥梁、路段、隧道等)构成的大范围的网络系统,随着社会经济的发展,交通系统已经成为人们赖以生存的必要条件。地震发生后,交通系统既是救援物资运输的通道,又是避震疏散,震后灾区人员安置、救援人员和工程队伍入驻及抢救转移伤员的路线,是生死攸关的抗震救灾生命线。因此对地震后交通系统连通性的相关问题开展研究,是减轻城市地震灾害影响的一项重要课题,有助于采取及时有效的地震应急行动和对策,极大地减轻地震灾害。本文针对交通系统网络连通性、连通可靠性和连通情况下的最短路径开展研究,主要包括以下内容。1.回顾了国内外学者在生命线工程交通网络系统方面的研究现状和取得的成果,以及工程系统可靠性的分析方法,网络系统分析理论等。2.介绍了图论的基本内容、包括图的定义、矩阵表示和连通性,网络可靠性分析基础、可靠性分析基本方法等,为本文内容的展开提供基本理论依据。3.建立交通网络连通性分析模型,给出了两个连通性判定的快速算法,编写了基于Warshall算法的连通性分析程序并给出了实例,并编程实现了连通状况下的所有最小路集。4.系统阐述了基于Monte Carlo方法的网络连通可靠性。通过路段和桥梁单元地震作用下的可靠性分析,采用Monte Carlo方法对西安市阎良区的交通系统网络系统可靠度进行分析,得到了一些有用的结论。5.对网络最短路径问题和分类进行了讨论,给出了三种最短路径问题的描述及算法,改进了经典的最短路径问题的Dijkstra算法,给出了改进算法,优化了网络数据的存储方式,大大减少了数据存储量,编写了相应的程序,并进行了实例验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 网络系统的连通性
• 1.2.2 网络系统的可靠性
• 1.2.3 生命线工程网络系统可靠性
• 1.2.4 交通网络系统的最短路径
• 1.2.5 交通系统震后连通性相关研究
• 1.3 本文的工作和内容安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 交通系统网络分析理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 图的定义、表示和图的连通性
• 2.2.1 图的相关定义
• 2.2.2 图的矩阵表示
• 2.2.3 图的连通性
• 2.3 网络可靠性分析基础
• 2.3.1 网络系统基本概念和假设
• 2.3.2 系统、单元可靠度及结构函数
• 2.4 网络系统可靠性分析方法
• 2.4.1 完全状态枚举法
• 2.4.2 容斥原理法
• 2.4.3 最小路集不交和法
• 2.4.4 近似计算的仿真方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 交通系统网络连通性分析
• 3.1 引言
• 3.2 网络连通性模型和矩阵原理分析
• 3.2.1 网络连通性分析模型建立
• 3.2.2 网络连通性矩阵原理分析
• 3.2.3 网络连通性矩阵计算
• 3.3 网络连通性分析算法和实例
• 3.3.1 网络连通性两个快速高效算法
• 3.3.2 网络连通性实例分析
• 3.3.3 Warshall算法及连通性分析实例
• 3.4 网络的最小路集
• 3.4.1 网络系统状态与最小路集之间的关系
• 3.4.2 最小路集的联络矩阵法
• 3.4.3 大型网络最小路集节点遍历法
• 3.5 本章小结
• 第四章 交通系统网络连通可靠性分析
• 4.1 引言
• 4.2 交通系统元件可靠性分析
• 4.2.1 路段单元可靠性分析
• 4.2.2 桥梁单元可靠性分析
• 4.3 不同评价目标下交通系统抗震可靠性网络模型
• 4.4 基于Monte Carlo方法的网络可靠度分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 交通系统网络最短路径
• 5.1 引言
• 5.2 最短路径问题
• 5.2.1 最短路径基本概念
• 5.2.2 最短路径问题分类
• 5.3 单源最短路径
• 5.3.1 单源最短路径描述
• 5.3.2 单源最短路径算法
• 5.3.3 改进存储结构的Dijkstra算法
• 5.4 多源最短路径
• 5.4.1 关于多源最短路径
• 5.4.2 多源最短路径的算法
• 5.5 所有等长的最短路径
• 5.5.1 所有等长最短路径问题描述
• 5.5.2 所有等长最短路径处理方法
• 5.5.3 所有等长最短路径的直接算法
• 5.5 本章小结
• 第六章 结语与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 尚需进一步研究的工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介