级联失效下城市交通网络可靠性评价

吴志龙; 郑长江; 郑树康; 马庚华; 陈志超; 吴非; 戴津雯

doi:10.13705/j.issn.1671-6833.2025.02.003

郑州大学学报（工学版） ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (02) : 82 -89. DOI: 10.13705/j.issn.1671-6833.2025.02.003

级联失效下城市交通网络可靠性评价

吴志龙, 郑长江, 郑树康, 马庚华, 陈志超, 吴非, 戴津雯

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摘要

为缓解城市交通网络拥堵问题，提高网络可靠性，基于复杂网络理论对城市交通网络级联失效现象进行研究。首先，构建加权双层城市交通网络模型，并在非线性负载-容量模型中引入失效阈值的概念量化节点失效概率，在此基础上将节点分为正常、失效和拥堵3种状态；其次，考虑到节点的时空相关性，提出了混合负载重分配策略，将失效负载分配到故障节点的相邻节点和次相邻节点；最后，以南京市某区域作为研究对象，从网络拓扑结构和节点运行质量两个角度来分析不同攻击方式和失效阈值对城市交通网络可靠性的影响。仿真结果表明：城市交通网络具有抵抗小规模节点和边失效的能力；攻击高重要性节点会加速城市交通网络崩溃，造成网络可靠性下降；在拥堵传播初期(t=40～65),增大失效阈值δ能够在一定程度上延缓级联失效扩散；当拥堵到达临界时间之后，更大的失效阈值(δ=1.6相较于δ=1.8)将引发更严重的级联失效现象。