结合网络点权的轨道交通服务效能的抗毁性测度方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市轨道交通网络的系统安全性，特别涉及一种结合网络点权的轨道 交通服务效能的抗毁性测度方法。
【背景技术】
[0002] 城市轨道交通是一种乘载容量大、占地面积小、行驶速度快、安全系数高、环境污 染小的公共交通设施。城市轨道交通的稳定运行依赖于站点网络的正常运转，而城市轨道 交通的服务能力与站点网络的服务容量有关。遭受攻击下轨道交通网络的运输服务效能的 测度成为重要的课题。
[0003] 网络的抗毁性测度一直是国内外研宄的热点。Ash(2007)等采用了进化算法来优 化网络拓扑结构；Wang(2007)等指出努力提高复杂网络的连通效率可提高网络对随机攻 击的抵抗能力和鲁棒性。Sybil(2010)等曾调査过世界33个城市的地铁网络，将网络科学 的方法融合到交通运输学中，证明大部分的地铁网络都属于具有无尺度和小世界特性的复 杂网络，并将鲁棒性概念应用到地铁网络中，提出增强地铁网络鲁棒性的建议。何胜学等 (2007)通过研宄公交线网的生成机理，分析了公交线在随机节点删除和蓄意节点删除下的 鲁棒性；赵俊红等（2009)以天津为例进行了公共交通网络复杂性研宄，对天津市的公交网 络设置提出了建设性的意见；段后利等人（2010)基于二分法提出了针对大规模网络的鲁 棒性分析的快速算法；赖丽萍（2012)在自己的硕士学位论文定义了适用于城市轨道交通 网络的鲁棒性概念，根据复杂网络的相关理论构建城市轨道交通网络的拓扑结构图并以北 京市2015年城市轨道交通网络作为实例进行了随机性与选择性攻击模拟。
[0004] 在既有的轨道交通网络抗毁性测度体系中，一般从拓扑网络的抽象性出发，忽略 网络点权与边权，即没有考虑不同站点网络点权与边权的差异性，同时对于"站点-网络" 拓扑网络关系的考虑较为模糊，因此无法准确评估网络站点受损对轨道交通服务效能的影 响。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结合网络点权的轨 道交通服务效能的抗毁性测度方法，以客观的当量数据和网络开源数据为基础，借助地理 分析、拓扑分析、复杂网络鲁棒性分析等计量方法，进行网络抗毁性的评估和预测，辅助城 市轨道交通服务效能稳定性优化设计。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种结合网络点权的轨道交通服务效能的抗毁性测度方法，包括下述步骤：
[0008]S1、基础数据的获取，基础数据来源包括轨道交通网络线路图、百度开放平台数据 及网络商户销售地理数据库；具体为：
[0009]S1. 1、获取轨道交通线路图；
[0010] S1. 2、通过百度LBS开放平台中的地理信息接口，获取轨道交通网络站点的经炜 度信息；
[0011]S1. 3、以全国网络购物用户的收货地址为基础，通过百度LBS开放平台进行地址 解析，得到网络购物用户的空间分布情况；
[0012]S1. 4、以轨道交通网络站点的服务范围为半径，通过GIS获取每个站点的网络购 物用户数，将其作为轨道交通网络的当量服务人口权重；
[0013]S2、空间网络转换；具体为：
[0014]S2. 1、在Excel表格中建立初始轨道交通网络"站点-线路"关系矩阵；
[0015]S2. 2、建立初始轨道交通网络拓扑矩阵；
[0016]S2. 3、获取初始轨道交通网络最短路径矩阵；
[0017]S2. 4、获取轨道交通网络节点服务能力权重矩阵
[0018]S2. 5、获取初始加权网络最短路径矩阵；
[0019]S2. 6、初始轨道交通服务效能的测度
[0020]S3、根据加权网络最短路径矩阵、轨道交通网络拓扑矩阵和轨道交通网络"站 点-线路"关系矩阵，测试网络攻击下的轨道交通服务效能。
[0021] 优选的，步骤S1. 1中，轨道交通网络线路图的获取方法是：
[0022] 查询百度地图，获得轨道交通线路图，将轨道交通网络中所有站点和线路编号，并 整理其位置、相连接站点信息。
[0023] 优选的，步骤S1. 2具体为：
[0024]S1. 2. 1、申请获取百度LBS开放平台API接口密钥；
[0025]S1. 2. 2、设置相关的URL请求参数，包括密钥号码、搜索对象、矩形搜索范围的经 炜度坐标设置相关的URL请求参数；
[0026]S1. 2. 3、将配置好的URL请求参数在浏览器中打开，获取搜索对象的数量；
[0027]S1. 2. 4、将拼写合格的地址解析URL请求导入LocoySpider工具，设置好采集标 签和文本模板后开始对进行百度用地数据的获取，获取的数据信息包括站点名称、站点经 炜度、所属线路。
[0028] 优选的，步骤S1. 3具体为：
[0029]S1. 3. 1、根据地址解析的URL请求参数格式，将网络购物用户的收货地址拼写成 合格的URL请求；
[0030]S1. 3. 2、将拼写合格的URL请求批量导入LocoySpider工具中，设置好采集标签 和文本模板之后开始进行地址解析；
[0031]S1. 3. 3、将地址解析完毕的网络购物数据导入GIS系统中进行空间落位和坐标纠 偏，将站点作设定距离的的缓冲分析，分别统计每个站点缓冲区内的网络购物用户数量，从 而得到各个地站点服务人口数量。
[0032] 优选的，步骤S2. 1具体为：
[0033] 在完成基础数据的收集和整理工作之后，考虑到某一站点的毁损与其所属线路能 否运行有关，利用Excel表格建立轨道交通网络"站点-线路"关系矩阵，当某一站点失效 时，其所属线路上其他站点也随之失效，"站点-线路"关系矩阵建立的方法为：若站点A属 于轨道线路H，则将两者的关系记录为1，；若站点A不属于线路H，则将两者的关系记录为 0〇
[0034] 优选的，步骤S2. 2具体为：
[0035] 为了便于输入MATLAB中进行程序的计算，使用Excel和MATLAB软件将轨道交通 线路图转化为轨道交通网络拓扑矩阵，对照轨道交通线路图，若站点A和站点B有直接的轨 道相连接，则将两者关系记录为1;若站点A和站点B没有直接的轨道相连接，则将两者关 系记录为无限（Int);对于站点A和站点A的关系，将其记录为0。
[0036] 优选的，步骤S2. 3中，通过Dijkstra算法求得轨道交通网络最短路径矩阵，轨道 交通网络最短路径反映了任意一站点到其他站点的最短步径数。
[0037] 优选的，步骤S2. 4具体为：
[0038] 利用Excel软件，计算服务范围内的服务对象数量及任意两站的地理距离得到轨 道交通网络节点服务能力权重；
[0039] 轨道交通网络节点服务能力权重测定模型为：
[0040]
【主权项】
1. 一种结合网络点权的轨道交通服务效能的抗毁性测度方法，其特征在于，包括下述 步骤： S1、基础数据的获取，基础数据来源包括轨道交通网络线路图、百度开放平台数据及网 络商户销售地理数据库；具体为： SI. 1、获取轨道交通线路图； SI. 2、通过百度LBS开放平台中的地理信息接口，获取轨道交通网络站点的经炜度信 息； SI. 3、以全国网络购物用户的收货地址为基础，通过百度LBS开放平台进行地址解析， 得到网络购物用户的空间分布情况； 51. 4、以轨道交通网络站点的服务范围为半径，通过GIS获取每个站点的网络购物用 户数，将其作