8.4 不完全信息攻击策略下的城市群客运交通网络级联抗毁性仿真方法
基于改进的容量-负荷模型构建城市群交通网络级联失效模型,具体如下。
Step1:在城市群交通网络中,假设节点i 的容量为 Ci,则有 Ci= hi,Li为节点i 初始负载,且有τ× Ci= Li,τ 为节点负载因子,0≤τ ≤1。同理,边ij 的容量为 Cij,则有 Cij= wij, Lij为边ij 初始负载,μ× Cij= Lij,μ为连边负载因子,0≤ μ≤1。
Step2:不完全信息条件下,选中目标节点i,并对其进行攻击。
Step3:节点i 受到攻击后失效,删除节点及其连边,其负荷向相连节点分散。在此,考虑到由于连边冗余能力的不同以及相连节点与失效节点空间距离的远近差异,不同线路对负载的吸引力也将有所差别,基于此,构建考虑距离和连边剩余容量的负载分配模型。为表示连边剩余容量与空间距离对负载分配的影响程度,定义α 为连边剩余容量权重,β 为空间距离权重,满足α + β= 1,则失效节点i 向其相连节点的负载分配公式如式(8-4)所示:
式中 Lj( t ) ── 节点j 在t 时刻的负载;
Cij── 边ij 的容量;
Lij── 边ij 的负载;
dij── 边ij 之间的距离;
∏ ── 节点i 的相连节点集合。
Step4:更新网络负载,确定过载节点。依据节点负载与容量的差异,将节点划分为正常、暂停、失效三种状态,如式(8-5)所示:
式中 rand ── 0~1 的随机数;
pi=,为节点i 的失效概率。
Step5:判断是否发生级联失效。若网络中存在暂停或失效节点则发生级联失效,转至Step6;反之则没有发生级联失效,转至Step7。
Step6:负载重分配。对于失效节点,根据式(8-4)进行负载重分配,并删除节点及其连边。对于暂停节点,只疏散过量负载,使其恢复正常。对暂停节点i 的负载分配公式如式(8-6)所示:
再转至Step4。
Step7:判断攻击是否结束,若网络中节点全部失效,则网络瘫痪,仿真结束,输出抗毁性评价指标;反之若网络节点未完全失效,转至Step2进行下一轮攻击。