تجزیه و تحلیل ویژگی های ساختاری و تجزیه و تحلیل تأثیر خرابی آبشار شبکه ترانزیت ریلی شهری: از منظر شبکه چند لایه

بیشتر آثار قبلی شبکه ترانزیت ریلی شهری (URTN) را به عنوان یک شبکه تک لایه انتزاع می کنند ، که تفاوت مشخصه هر خط واحد ، وابستگی به خطوط مختلف و ناهمگونی در خطوط مختلف و کانال های انتقال را به طور کامل در نظر نمی گیرد. از این رو ، ما هر خط ترانزیت ریلی شهری را به عنوان یک لایه واحد انتزاع می کنیم ، ایستگاه های خط به عنوان گره ها انتزاعی می شوند و فاصله بین ایستگاه های مجاور به عنوان لبه ای از یک شبکه تک لایه انتزاع می شود. ایستگاه های انتقال در لایه های مختلف به هم وصل شده و لبه های انتقال را تشکیل می دهند. بر اساس شبکه چند لایه مستقر (TIME) با کارگردانی چند لایه ، ما شاخص های تجزیه و تحلیل مشخصه ساختاری از جمله درجه گره ، بین بودن گره ، راندمان گره ، لبه های لبه ، بین لایه و وابستگی به لایه را تعیین می کنیم. ما یک شبکه لایه جدید زمین را به شبکه وزنی چند لایه مستقر اضافه می کنیم و تجزیه و تحلیل خرابی آبشار را در سفر مسافر با توجه به خرابی گره ، خرابی لبه و خرابی خط انجام می دهیم. دو شاخص از جمله نسبت بهره وری مسافرتی مسافر (PTER) و فشار جریان مسافر خطوط (PFPL) برای ارزیابی تأثیر خرابی آبشار در شبکه ارائه شده است. یک مطالعه موردی با استفاده از شبکه مترو چنگدو به عنوان پس زمینه انجام می شود. نتایج نشان می دهد که روش پیشنهادی منطقی و مؤثر است.

معرفی

با توسعه سریع اقتصاد اجتماعی و روند تسریع شهرنشینی ، تقاضای سفر ساکنان به سرعت در حال رشد است و مشکل احتقان ترافیک به طور فزاینده ای جدی می شود. در سالهای اخیر ، سیستم ترانزیت ریلی شهری به تدریج به دلیل حجم زیاد ترافیک ، سرعت زیاد و آلودگی کم به یک حالت حمل و نقل مهم برای کاهش احتقان ترافیک تبدیل شده است [15،43،44]. با جدیت در حال توسعه سیستم ترانزیت ریلی شهری و تقویت نقش ستون فقرات آن در حمل و نقل عمومی شهری به یکی از اهداف مهم توسعه شهری تبدیل شده است [21،37].

شبکه ترانزیت ریلی شهری (URTN) متعلق به یکی از مهمترین زیرساخت های سیستم حمل و نقل ریلی شهری است ، پس از آسیب دیدن گره ها یا لبه ها یا خطوط در اثر حمله تصادفی ، حمله عمدی ، خرابی تجهیزات یا احتقان ، عملکرد سیستم به طور جدی تحت تأثیر قرار می گیرد[16]به عنوان مثال ، در 22 دسامبر 2009 ، یک گسل سفر در شبکه منبع تغذیه در بخش بین ایستگاه جاده Shaanxi South و ایستگاه مربع مردم از خط مترو شانگهای خط 1 رخ داده است ، که منجر به توقف قطارها در آن بخش شد. در تاریخ 3 آوریل 2017 ، مترو 2 مترو سن پترزبورگ در روسیه دچار حمله تروریستی شد و در نتیجه 16 کشته و بیش از 50 مصدومیت ، کل خط خاموش شد. از دیدگاه طراحی و برنامه ریزی شبکه ، ما باید خصوصیات ساختاری URTN را به درستی درک کنیم ، گره ها یا لبه های مهم شبکه را پیدا کنیم و اقدامات لازم را برای محافظت از چنین گره ها و لبه ها در طول طراحی و برنامه ریزی انجام دهیم [13]. از دیدگاه عملکرد شبکه ، ما باید تأثیر سفر مسافر را در هنگام آسیب دیدگی URTN در اثر حمله تصادفی ، حمله عمدی ، خرابی تجهیزات یا احتقان ، طراحی برنامه نجات اضطراری لازم پس از خرابی آبشار URTN ، سازماندهی طرح های عملیاتی تصفیه شده و هدفمند برای قطار را تجزیه و تحلیل کنیم. هر خط بسته به شدت عدم موفقیت و اختصاص منابع دفاعی مناسب در شبکه [16،23،31] ، به گونه ای که به حداکثر رساندن راندمان سفر مسافر ، تسکین فشار جریان مسافر و جلوگیری از هدر دادن منابع.

هنگام تجزیه و تحلیل خصوصیات ساختاری یا خرابی آبشار URTN ، بیشتر آثار قبلی URTN را به عنوان یک شبکه تک لایه انتزاع می کردند [21،27،28،44]. چنین روش مدل سازی شبکه یک لایه ، تفاوت مشخصه هر خط واحد ، وابستگی به خطوط مختلف و ناهمگونی در خطوط مختلف و کانال های انتقال را به طور کامل در نظر نمی گیرد. از این رو ، روش مدل سازی شبکه تک لایه محدودیت های زیر را دارد: (i) نتایج محاسبه اهمیت گره یا اهمیت لبه در URTN ممکن است نادرست باشد.(ب) اهمیت گره انتقال در خط مختلف ، اهمیت لبه انتقال ، اهمیت خط و وابستگی بین خطوط مختلف در شبکه قابل ارزیابی نیست.(iii) تأثیر خرابی گره یا خرابی لبه در سفر مسافر را نمی توان به طور دقیق محاسبه کرد و تأثیر خرابی خط در سفر مسافر قابل ارزیابی نیست.(IV) برای برخی از ساختارهای ویژه شبکه ، به عنوان مثال ، دو ایستگاه مجاور در دو خط مختلف ایستگاه های انتقال هستند ، روش مدل سازی شبکه تک لایه شکست خواهد خورد.(v) برای یک شبکه تک لایه ، فقط احتقان کلی شبکه پس از خرابی آبشار قابل تجزیه و تحلیل است ، احتقان خطوط مختلف پس از خرابی آبشار (ناشی از خرابی گره ، خرابی لبه یا خرابی خط) قابل ارزیابی نیست. از این رو ، انجام اقدامات مدیریتی معقول ، تصفیه شده و مؤثر برای خطوط مختلف برای کاهش احتقان غیرممکن است.

در این مقاله ، ما سعی می کنیم یک URTN تک لایه را به عنوان یک شبکه چند لایه انتزاع کنیم ، یعنی هر خط حمل و نقل ریلی شهری به عنوان یک لایه در نظر گرفته می شود. برای هر لایه منفرد (هر خط واحد) ، ایستگاه های خط به عنوان گره های یک شبکه تک لایه انتزاع می شوند و فاصله بین ایستگاه های مجاور به عنوان لبه یک شبکه تک لایه انتزاع می شود. ایستگاه های انتقال در شبکه چند لایه وجود دارد ، ایستگاه های انتقال یکسان در لایه های مختلف به هم وصل می شوند و لبه های انتقال را تشکیل می دهند [2]. بر اساس شبکه چند لایه مستقر ، می توان تجزیه و تحلیل ویژگی های ساختاری شبکه را انجام داد. علاوه بر این ، با توجه به اینکه خرابی گره یا لبه باعث افزایش زمان انتظار مسافران در هنگام انتقال و زمان مسافران برای رسیدن به قطار می شود ، ما به تازگی یک شبکه لایه زمین دیگر را به شبکه وزنی چند لایه اضافه می کنیم. گره هر خط و گره مربوط به شبکه لایه زمین به هم وصل شده و لبه ورودی و لبه عزیمت مسافران را تشکیل می دهد. بر اساس شبکه وزنه برداری چند لایه با لایه زمین ، ما به ترتیب تجزیه و تحلیل تأثیر خرابی آبشار را در سفر مسافر تحت خرابی گره ، خرابی لبه و خرابی خط انجام می دهیم.

باقیمانده این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است. بخش 2 به بررسی ادبیات اختصاص یافته است. بخش 3 از منظر شبکه چند لایه به تأسیس URTN اختصاص یافته است. بخش 4 به ایجاد شاخص های تجزیه و تحلیل مشخصات ساختاری اختصاص یافته است. در بخش 5 ، مدل تجزیه و تحلیل تأثیر خرابی آبشار از URTN از منظر شبکه چند لایه با لایه زمین ایجاد شده است. بخش 6 با استفاده از شبکه مترو چنگدو به عنوان پس زمینه به مطالعه موردی اختصاص یافته است. در بخش 7 ، نتیجه گیری اصلی و طرح کلی از کار تحقیقاتی آینده ارائه شده است.

قطعه قطعه

بررسی ادبیات

در این بخش ، ما آثار قبلی را از سه جنبه از جمله کاربردهای تئوری شبکه چند لایه در زمینه حمل و نقل ، تحقیقات مربوط به تجزیه و تحلیل ویژگی های ساختاری URTN و تحقیقات مربوط به عدم موفقیت آبشار URTN تجزیه و تحلیل خواهیم کرد. محدودیت آثار قبلی به پایان می رسد و آثار بهبود یافته این مقاله معرفی می شوند.

تأسیس urtn چند لایه

شبکه وزنی چند لایه URTN به صورت M = (G ، C ، A ، W) فرموله می شود. جایی که g =>، و این مجموعه G α = (x α ، E α) است. G α شبکه لایه α است ، در این مقاله ما هر خط URTN را به عنوان یک لایه انتزاع می کنیم ، از این رو ، G α همچنین خط α را نشان می دهد. x α ∈<1 α , ⋯ , i α , ⋯ , n α>مجموعه گره شبکه لایه α ، E α ، E α را نشان می دهدمجموعه لبه شبکه لایه α را نشان می دهد. ج =, α ≠ β>مجموعه لبه اتصال بین لایه ها را نشان می دهد ، E α β اتصال بین شبکه α لایه و لایه β را نشان می دهد

ایجاد شاخص های تجزیه و تحلیل مشخصات ساختاری URTN چند لایه

• (i) درجه گره

برای یک شبکه کارگردانی تک لایه ، درجه گره مبلغ درجه و درجه یک را نشان می دهد ، که نشان دهنده اهمیت محلی گره در یک شبکه است. هرچه درجه گره بزرگتر باشد ، بیشتر

مدل تجزیه و تحلیل تأثیر خرابی آبشار از URTN چند لایه

به منظور غلبه بر محدودیت های مدل خرابی آبشار ذکر شده در بخش 2. 3 ، در این مقاله ، بر اساس URTN چند لایه تعیین شده ، ما یک مدل تجزیه و تحلیل تأثیر خرابی آبشار جدید را از منظر شبکه چند لایه پیشنهاد می کنیم. در عمل واقعی ، انتخاب مسیر سفر مسافران با تغییر روند خرابی آبشار تغییر خواهد کرد. به منظور مطالعه تأثیر نارسایی آبشار در URTN ، فرضیات زیر انجام می شود: فرض I: با کمک ترافیک

مطالعه موردی

اکنون ، یک مطالعه موردی با استفاده از شبکه مترو چنگدو به عنوان پیش زمینه انجام می شود. تا آوریل 2018 ، مترو چنگدو شش خط از جمله خطوط 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 7 و 10 را با مجموع 137 ایستگاه باز کرده است. شکل 2 شبکه مترو چنگدو را از منظر شبکه تک لایه نشان می دهد ، شکل 3 شبکه مترو چنگدو را از منظر شبکه چند لایه نشان می دهد ، و شکل 4 شبکه مترو چنگدو را از منظر چند لایه نشان می دهدشبکه از جمله شبکه لایه زمین. از جمله

نتیجه گیری و کارهای تحقیقاتی آینده

بیشتر آثار قبلی URTN را به عنوان یک شبکه تک لایه انتزاع می کردند ، که تفاوت مشخصه هر خط واحد ، وابستگی به خطوط مختلف و ناهمگونی در خطوط مختلف و کانال های انتقال را به طور کامل در نظر نمی گیرد. به منظور غلبه بر محدودیت های ذکر شده در بالا ، در این مقاله ، ما هر خط ترانزیت ریلی شهری را به عنوان یک لایه انتزاع می کنیم ، ایستگاه های خط به عنوان گره های یک شبکه تک لایه و فاصله بین مجاور انتزاع می شوند

بیانیه

نویسندگان ادعا می کنند که هیچ یک از مطالب موجود در این مقاله منتشر نشده است یا برای انتشار در جای دیگر در دست بررسی است.

اعلام علاقه رقیب

نویسندگان اظهار داشتند که ما هیچ تضادی در این کار نداریم.

تصدیق

این تحقیق به طور مشترک توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین (72001179) ، پروژه همکاری بین المللی علوم و فناوری نوآوری گروه علوم و فناوری استان سیچوان (2021YFH0106) و صندوق تحقیقات اساسی دانشگاه مرکزی (2682021CX052) پشتیبانی شد.