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基于复杂网络的城市轨道交通事故分析方法研究 目录Contents 03 06 08 09 12 16 Page 北京大学PekingUniversity 选题背景及研究路线 A 选题背景问题提出解决方案方法实现 1234 随着城市轨道交通高速发展 我国城市轨道交通进入网络化运营时代 城轨运营安全问题得到广泛重视 事故致因和演变分析成为运营安全保障体系中重要的一环 选题背景 选题背景 依托国家 十二五 科技支撑项目城市轨道交通路网运营安全保障关键技术与系统研制 2011BAG01B02 北京市城市轨道交通控制指挥中心 了解运营状况 获得多类数据 通过文献的综述发现分析事故影响要素关联的研究较少本文提出 基于网络的事故演变分析方法 很好的弥补了这一缺失 问题提出 事故影响要素集 事故演变机制 事故涌现与系统安全 影响要素关联特性 1 2 3 4 解决方案 现场调研 危险源识别 事故致因分析 事故影响要素集 关联特性 事故影响要素集网络 事故演变机制 事故涌现与系统安全 复杂网络 动态网络 熵理论和概率统计 方法实现 事故影响要素集网络 事故影响要素 事故影响要素关联属性 网络拓扑关键节点 事故演变机制 节点状态节点属性动态安全熵 关联特性边权计算动态边权 事故演变机制事故网动态涌现 系统安全动态评判模型 节点安全熵系统安全熵 网络结构特性网络结构熵 系统安全程度评判 复杂网络网络节点网络边应用 系统 动态 事故影响要素集网络构建 B 事故影响要素事故影响要素关联属性事故影响要素集网络示例关键节点辨识 1234 事故影响要素 潜在因素分析 致因分析 事故影响要素关联属性 独立组合 因果组合 关联组合 C1 C1 C1 J1 J1 J1 网络边 作用 组合边 加强 减弱影响 作用边 传播不安全状态 结合边结合作用边 传播不安全状态 示意图 事故影响要素集网络示例 列车脱轨事故影响要素集网络 关键节点辨识 根据复杂网络的统计性质 求得节点的重要程度 I越大越重要 关键节点为可控制的重要节点 在有向网中筛选出关键节点 事故演变机制研究 C 节点动态节点和动态边权演变机制演变过程 1234 节点 节点状态 分为正常态和触发态 主要用于描述演变过程 节点属性 数值连续型节点 0 1型节点 节点安全可靠度 完成安全功能的程度 不安全程度 节点状态 S X 越大越不安全 主要用于系统安全评判 动态节点和动态边权 数值连续性 0 1型 节点特征的变化会引起其安全可靠度的动态变化 安全可靠度 安全熵 随要素特征改变 动态安全熵 节点安全可靠度的变化 会影响其与其他节点关联程度的变化 依要素特征确定 同等条件下不变 随要素特征改变 安全熵不变 初始边权 动态边权 动态节点 动态边权 演变机制 在动态节点和边权的基础上 提出了事故演变机制 原则为 权重优先原则 随机原则 关联组合优先 独立组合自生成 在演变机制中需要提到的概念有 预演化路径 特殊节点 开始条件 终止条件 1 2 3 4 1 2 3 4 演变机制 演变过程 开始 节点特征变换 边权变换 结合边选择 作用边选择 结束 通过演变机制便可获得基于涌现的事故网 运营系统安全动态评判模型构建 D 系统安全熵网络结构熵评判模型 123 运营系统安全动态评判模型 系统安全熵 网络结构熵 事故网中节点安全熵之和可表现为系统安全熵 危险 不易控制 事故网的网络拓扑性质可表现为网络结构熵 评判模型 安全程度高 网络结构熵 不易控制 易于控制 安全程度低 系统安全熵 四级 二级 一级 三级 阈值 阈值 模型应用 ModelApplication E 事故影响要素集网络 PAJEK软件抽象结果 有向图 无向图 关键因素对照表 1 节点重要程度 2 关键节点 关键节点与历史事故统计得到的关键原因基本符合 证明了通过节点重要程度辨识关键节点的可行性 结论 关键节点辨别 开始 被触发 预演化路径 事故网 数据取自现场调研及实验室测试数据 0 8 0 72 0 55 0 63 0 86 0 88 0 25 事故演变过程 系统安全程度评判 系统安全熵 网络结构熵 归一化 总结及展望 Conclusionandfuturestudy F 总结 提出不同于指标体系的一种新的网络化事故分析方法 现场调研提出构建事故影响要素集网络的方法研究网络中的动态变换过程及事故演变机制构建运营系统安全评判模型