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基于复杂网络理论的中国高速铁路网韧性研究

复杂加权网络；高铁；网络韧性；熵

智能系统工程 > 4. 复杂系统建模与仿真

随着高速铁路飞速发展，我国基本形成了八纵八横的高铁网络，日益复杂的高铁网络对网络安全提出了更高的要求。本文将使用复杂网络理论对中国高铁网的拓扑特性和网络韧性进行研究。首先根据中国高铁网地图和高铁列车运行时刻表构建无向加权高铁网络。接下来使用Netminer软件对构建的网络进行拓扑结构分析，包括节点度、强度、平均路径长度、聚集系数以及中心性特征等，同时构建一个ER随机网络辅助判断网络类型，结果表明中国高铁网是一个具有无标度特征的小世界网络。最后本文研究中国高铁网的网络韧性，分析其在蓄意和随机两种不同的攻击方式下，高铁网结构韧性和功能韧性的变化趋势。本文使用网络效率和结构熵两项指标衡量结构韧性，使用流量熵指标衡量功能韧性。同时对比2015年和2022年的高铁网络韧性变化，以期为高铁设计规划、结构优化以及应急管理提供借鉴和参考。