一种基于涌现和熵的城市轨道交通系统安全性的识别方法
【专利摘要】本发明公开了轨道交通安全保障【技术领域】中的一种基于涌现和熵的城市轨道交通系统安全性的识别方法。包括：将事故影响要素作为网络节点，事故影响要素间的作用关系映射为连接边，构建事故影响要素集网络；事故发生后，确定事故在事故影响要素集网络中的演化路径；计算演化路径上的节点的安全可靠度；计算系统安全熵和归一化的网络结构熵，并根据系统安全熵和归一化的网络结构熵判别城市轨道交通安全性。本发明通过开展城市轨道交通系统安全性评判，为城市轨道交通安全决策与安全控制措施提供了理论依据。
【专利说明】—种基于涌现和熵的城市轨道交通系统安全性的识别方法
【技术领域】
[0001]本发明属于轨道交通安全保障【技术领域】，尤其涉及一种基于涌现和熵的城市轨道交通系统安全性的识别方法。
【背景技术】
[0002]城市轨道交通具有速度高、运量大等特点，已经成为缓解城市交通拥堵的首选方案，同时安全问题也引起了人们的高度重视。如何建立城市轨道交通事故影响要素集网络，对事故演变过程进行分析，提高城市轨道交通运营安全保障能力成为城市轨道交通运营的首要问题。
[0003]国内学者对于事故分析方法的研究倾向将事故成因分为人机环管四大类，并致力于利用系统安全工程加上辅助模型的方法探讨事故背后的最终成因和过程中的因素。目前对事故演化扩散过程的研究方向较多，大多数均为建立定性的事故阶段模型刻画事故产生过程，或是结合其他理论如动力学理论、能量转移理论、故障传播理论等研究某一特定的事故发展进程，很少站在复杂系统、复杂网络的角度讨论事故涌现的基础以及从量变到质变的过程。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种基于涌现和熵的城市轨道交通系统安全性的识别方法，用于判别实现城市轨道交通的安全性。
[0005]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于涌现和熵的城市轨道交通系统安全性的识别方法，其特征是所述方法包括:
[0006]步骤1:将事故影响要素作为网络节点，事故影响要素间的作用关系映射为连接边，构建事故影响要素集网络；
[0007]步骤2:事故发生后，确定事故在事故影响要素集网络中的演化路径；
[0008]步骤3:计算演化路径上的节点的安全可靠度；
[0009]步骤4:计算系统安全熵和归一化的网络结构熵，并根据系统安全熵和归一化的网络结构熵判别城市轨道交通安全性。
[0010]所述确定事故在事故影响要素集网络中的演化路径具体流程为:
[0011]步骤101:在事故影响要素集网络中，确定导致事故发生的节点，将其作为触发节
占.[0012]步骤102:遍历触发节点的出边，如果触发节点没有出边，则执行步骤115 ;如果触发节点有出边，则执行步骤103 ；
[0013]步骤103:如果触发节点仅有一条出边，则执行步骤104 ;如果触发节点有两条或者两条以上的出边，则执行步骤105 ；
[0014]步骤104:选择所述触发节点仅有的出边并以条件扩散概率Pij前进，同时标记所述选择的出边，然后转至步骤106 ；[0015]步骤105:选择条件扩散概率值最大的出边，以随机概率ξ (P)前进；同时，选择条件扩散概率值最大的出边以外的任意一条出边并以概率1-ξ (P)前进；标记选择的两条出边；
[0016]步骤106:找到选择的出边的下一个节点；
[0017]步骤107:判断所述下一个节点是否被触发，如果所述下一个节点被触发，则执行步骤108 ;否则，执行115 ；
[0018]步骤108:判断所述下一个节点是否有出边，如果所述下一个节点没有出边，则执行步骤115 ;如果所述下一个节点有出边，则执行步骤109 ；
[0019]步骤109:判断所述下一个节点的出边中是否有结合边，如果所述下一个节点的出边中有结合边，则执行步骤110 ;否则，执行步骤112 ；
[0020]所述结合边是指,与指向同一个节点的触发节点相连的边；
[0021]步骤110:判断所述结合边的另一端的节点是否被触发，如果所述结合边的另一端的节点被触发，则执行步骤111 ;否则，执行步骤112 ；
[0022]步骤111:选择所述结合边以组合概率μ (P)前进，标记所述组合边后跳至步骤106 ；
[0023]步骤112:如果所述下一个节点仅有一条出边，则执行步骤113 ;如果所述下一个节点有两条或者两条以上的出边，则执行步骤114 ；
[0024]步骤113:选择所述下一个节点的仅有的出边并以条件扩散概率Pu前进，同时标记此边；
[0025]步骤114:判断所述下一个节点的所有出边的条件扩散概率Pu是否都小于设定阈值P，如果所述下一个节点的所有出边的条件扩散概率小于设定阈值P，则执行115 ；否则，返回步骤105 ；
[0026]步骤115:流程结束。
[0027]所述计算演化路径上的节点的安全可靠度采用公式
[0028]
【权利要求】
1.一种基于涌现和熵的城市轨道交通系统安全性的识别方法，其特征是所述方法包括: 步骤1:将事故影响要素作为网络节点，事故影响要素间的作用关系映射为连接边，构建事故影响要素集网络； 步骤2:事故发生后，确定事故在事故影响要素集网络中的演化路径； 步骤3:计算演化路径上的节点的安全可靠度； 步骤4:计算系统安全熵和归一化的网络结构熵，并根据系统安全熵和归一化的网络结构熵判别城市轨道交通安全性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述确定事故在事故影响要素集网络中的演化路径具体流程为: 步骤101:在事故影响要素集网络中，确定导致事故发生的节点，将其作为触发节点；步骤102:遍历触发节点的出边，如果触发节点没有出边，则执行步骤115 ;如果触发节点有出边，则执行步骤103 ； 步骤103:如果触发节点仅有一条出边，则执行步骤104 ;如果触发节点有两条或者两条以上的出边，则执行步骤105 ； 步骤104:选择所述触发 节点仅有的出边并以条件扩散概率Pij前进，同时标记所述选择的出边，然后转至步骤106; 步骤105:选择条件扩散概率值最大的出边，以随机概率ξ (P)前进；同时，选择条件扩散概率值最大的出边以外的任意一条出边并以概率1_ξ (P)前进；标记选择的两条出边；步骤106:找到选择的出边的下一个节点； 步骤107:判断所述下一个节点是否被触发，如果所述下一个节点被触发，则执行步骤108 ;否则，执行115 ； 步骤108:判断所述下一个节点是否有出边，如果所述下一个节点没有出边，则执行步骤115 ;如果所述下一个节点有出边，则执行步骤109 ； 步骤109:判断所述下一个节点的出边中是否有结合边，如果所述下一个节点的出边中有结合边，则执行步骤110 ;否则，执行步骤112 ； 所述结合边是指，与指向同一个节点的触发节点相连的边； 步骤110:判断所述结合边的另一端的节点是否被触发，如果所述结合边的另一端的节点被触发，则执行步骤111 ;否则，执行步骤112 ； 步骤111:选择所述结合边以组合概率μ (P)前进，标记所述组合边后跳至步骤106 ；步骤112:如果所述下一个节点仅有一条出边，则执行步骤113 ;如果所述下一个节点有两条或者两条以上的出边，则执行步骤114 ； 步骤113:选择所述下一个节点的仅有的出边并以条件扩散概率Pij前进，同时标记此边； 步骤114:判断所述下一个节点的所有出边的条件扩散概率Pu是否都小于设定阈值P，如果所述下一个节点的所有出边的条件扩散概率小于设定阈值P，则执行115 ;否则，返回步骤105 ； 步骤115:流程结束。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述计算演化路径上的节点的安全可靠!^符日八^5.^；^=:.!^，尤为第一类节点.度木用Λ式(—f,x,为第二类节点， 其中，Xi为事故影响要素集网络中的第i个节点； 第一类节点为节点的特征值是连续数值或多个离散数值的节点； 第二类节点为节点的特征值是O或I的节点； r=f (Xi), Xi为节点Xi节点的特征值且f (.)为特征值变化函数； ε为设定值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述计算系统安全熵采用公式 S11=YjS(Xi);
/-1 其中，S(Xi)为节点Xi的熵，且S(Xi)=-1nR(Xi)； R(Xi)为节点Xi的安全可靠度； η为事故影响要素集网络中的节点个数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述计算归一化的网络结构熵采用公式 S — SO 一 s.N~^ -S —，
^-max.5-πιιη
`
η 其中，Ss为网络结构熵且Sx = -XIi In Ii ；
i二 I τ K 1I=-~;
Σ^, ki为事故影响要素集网络中第i个节点的度； η为事故影响要素集网络中的节点个数； Ss-nin为网络结构熵的最小值； Ss-_为网络结构熵的最大值。
【文档编号】G06F19/00GK103699785SQ201310687315
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】王艳辉, 李曼, 晋君, 贾利民, 秦勇 申请人:北京交通大学