韩肃东
中车四方车辆有限公司 山东 青岛 266031
摘要：建立有效的城市轨道交通事故抢修系统，对城市轨道交通网络中的突发事件进行管理具有重要意义。将城市轨道交通网络的损失降到最低，提出了一种城市轨道交通受损网络的模型修复策略，该策略考虑了站点错误率、总修复资源和修复团队数量的影响，并通过建立算法清空了所提模型修复策略，与枚举法和遗传算法相比，该算法具有最高的效率和更好的结果。
关键词：安全系统学；城市轨道交通；网络失效；修复策略；弹性
1、引言
截至2019年底，中国内地40个城市已全部开通城市轨道交通服务（Urban Rail Transit，URT），运营里程达6736.2km，18个城市开通服务100km以上。我国轨道交通正处于网络化运营时代，轨道交通网络化运营丰富了乘客的出行选择，但同时也产生了火车站拥堵等恶性事件的影响，极端天气引发的自然灾害和大客流引发的火灾也严重影响了轨道交通路网的正常运行，导致车站运行工况频繁，道路交通事故频发。为了减少突发事件对城市轨道交通网络的影响，研究受损城市轨道交通网络的故障修复策略具有重要的现实意义。
2、概述
目前，交通网络存在的修复问题主要集中在公路、铁路和航空网络上，对城市轨道交通网络的修复较少。城市轨道交通网络的故障问题主要集中在受损城市轨道交通网络的客流分布、故障影响的量化和应急能力的评估等方面。只有少数科学家研究了受损城市轨道交通网络的故障修复策略。与传统的修复策略相比，模型修复策略可以最大限度地降低城市轨道交通网络的性能损失，以更高的修复效率完成受损城市轨道交通网络的修复工作；模型修复策略基于站点的平均故障率和受影响的修复总量。而维修队伍的数量方面，城市轨道交通运营部门可以通过控制站点故障程度、增加维修资源储备、增加维修队伍数量等措施，提高城市轨道交通网络应对突发事件的能力。[1]
3、模型建立
3.1攻击策略
在实际运行中，由于自然灾害（地震、降雨等）和人为破坏（纵火、恐怖袭击等），城市轨道交通站点可能出现故障。其中，自然灾害是偶然发生的，人为破坏是故意的。为了满足实际情况，采用随机攻击和目标攻击相结合的方法模拟城市轨道交通站点因自然灾害和人为破坏而发生的故障。
3.2 URT网络配流
3.2.1乘客广义出行时间
URT乘客的出行时间包括区间及站点出行时间，从站点到的路径的区间
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3.2.2基于改进Logit模型的URT随机用户均衡配流
本文采用基于改进Logit模型的随机用户均衡分配模型URT，对火车站的线路和客流进行改进，改进后的登录模型中K个路径从i到j的选择概率：
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在计算公式(4)中，的含义为乘客感知参数，数值越大的情况，则说明乘客对路径出行时间的感知程度就会越来越高；及分别为站点i到j的第k条路径的出行时间及站点i到j的所有路径的平均出行时间。根据路径被选择的概率，得到从站点i到j的第k条路径的客流量公式为：
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3.3 失效站点修复策略
3.3.1修复过程假设
(1)经修复的城市轨道交通线在修复期间和修复后均无损坏。
(2)具有修复能力的团队需要消耗一个单元的修复资源来恢复出现故障的区域。
(3)由于站点故障，受损的城市轨道交通网络无法关闭，可执行部分乘客的移动任务。
3.3.2仿真修复策略
对客流级联故障的 URT研究表明，老车站的复用会导致网络流量的重新收费，说明客流在整个维修过程中是动态变化的，虽然客流动态变化的影响不包括在日常的维修策略中。为弥补传统维修策略的不足，应在整个维修过程中保持维修效率，并根据轨道交通线网客流的动态变化，制定相应的维修方案。基于仿真思想，从总体上优化全网无障碍(出行效率)与未处理乘客(出行能力)的比例，制定仿真维修策略，完成受损轨道交通站点的维修。[2]
4、影响因素分析
维护模式的修复效果主要取决于施工现场的平均故障率、维护资源总量和维护队伍数量。通过对成都地铁网自然灾害损毁修复网络(网)的总体运行时间和性能进行研究，分析了不同站点平均故障率、维修资源总量和各维修队伍的平均故障率等因素对维修策略修复效果的影响，确定了不同站点平均故障率、不同维修队伍的平均故障率。项目完成后的净功率，其结果见图1。
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图1（a）显示了施工现场的平均故障率与修复网络的总修复时间和性能之间的比率：在给定的总修复资源和修复团队数量下，受损的城市轨道交通网络的总修复时间和网络效率与建筑工地的平均故障率成正比，反之亦然，这说明控制城市轨道交通工地的故障率是很重要的，为了降低城市轨道交通的价值，网络性能的损失是非常重要的；图1（b）显示了修复资源总量与总修复时间和修复后网络功率的比值：在一定程度的错误和修复团队数量的情况下，当修复资源不能满足所有故障站点的修复需求时，受损城市轨道交通网络的整体修复时间和性能与修复资源总量成正比，说明：修复资源总量的增加将延长受损城市轨道交通网络的修复时间，提高受损城市轨道交通网络的性能。如果维修资源满足所有故障站点的维修需求，则受损的城市轨道交通网络将具有最大的可用性，而上述分析表明，城市轨道交通运营部门应储备足够的资源，以提高其应对突发事件的能力；图1（c）反映了维修队伍数量与总维修时间和维修后网络性能的比值：在一定的误报率和总维修资源的条件下，损坏的城市轨道交通网络数量增加，总维修时间与维修队伍数量成反比，而维修网络的性能与维修队伍的数量无关，说明维修队伍的增加可以合理提高受损城市轨道交通网络的维修速度。
结论：城市轨道交通网络的修复，对城市的发展意义重大，综上所提出的策略，与枚举法和遗传算法相比，本文提出的算法在求解模型修复策略时效率更高，效果更好，更适合求解破损的城市轨道交通网络修复策略；与传统的随机修复策略相比，模型修复策略能够有效地降低突发事件对城市轨道交通网络性能的影响，以更高的速度完成受损城市轨道交通网络的修复；模型维修策略的维修效果受施工现场平均故障率、维修资源总量和维修队伍数量的影响。降低站点故障率，增加抢修资源储备和抢修队伍数量，对于提高城市轨道交通网络应对突发事件的能力具有重要意义。
参考文献：
[1]金晶,刘健帅. 城市轨道交通综合监控系统网络安全方案设计[J]. 自动化博览,2021,38(1):104-107.
[2]蒋星星,郭行. 大规模网络化运营下城市轨道交通通信系统设备的运营和维护[J]. 商品与质量,2021(5):25.