1、目的及意义

1.1 研究背景

长江干线沿江公路连接了我国中东西三大地带，发展长江经济带是我国经济均衡协调发展的必然要求。在长江综合运输网络中，公路运输以其能更大的满足人们对时效性和可达性方面的需求的特点，在几种运输方式中所占的比重越来越大。随着国家对公路建设投资力度的加大，公路建设水平不断提高，公路运输网络不断得到完善，在长江综合运网中，公路运输越来越具有竞争力。

长江干线沿江公路运输网络是一个庞大而复杂的系统，近些年来，随着长江经济带的发展，沿江公路运输系统的规模和结构逐步扩大，运输系统内外运行环境不确定逐步增大，沿江公路运输系统频繁发生各类崩溃现象，这些崩溃现象都是运输系统脆性的具体表现。因此，为了降低和减少长江干线沿江公路运输系统发生崩溃的频率，研究运输系统的脆性具有非常重要的意义，如何保证沿江公路运输系统安全可靠地运行，提升沿江公路利用率，以及如何增强和提高沿江公路运输系统的管理效能，已经是研究人员必须深入思考的一个问题。本论文就从沿江公路运输系统脆性特征展开研究。

1.2 研究目的及意义

近几年，随着长江经济带迅速发展，沿江公路运输网络规模日益扩大，系统所运行环境的不确定性因素越来越多。沿江公路运输系统属于复杂系统 ，运输网络节点多，各支线交通流量不均衡，很容易产生拥堵，在拥堵达到一定程度时，，部分子系统发生崩溃，甚至丧失系统全部功能，从而导致系统脆性被激发。本论文研究主要是针对降低长江干线沿江公路运输通道系统脆性发生的概率，提高沿江公路运输网络的安全性和可靠性提出的。沿江公路运输系统的安全性和可靠性要求非常高，研究其系统脆性可以更深入认识该复杂系统，为沿江公路运输网络安全管理与风险评估提供依据。沿江公路运输系统在遭遇突发事件后产生危机，这种危机来源于系统的脆性，研究系统脆性有助于帮助预防这种危机的产生，减少由于脆性引发的系统崩溃带来的损失，在系统的决策、设计和管理方面具有重要的参考价值。

1.3 研究现状

1.3.1复杂系统的脆性理论国内外研究现状

在国外，A.A. Fouad教授以及他的学生Qin Zhou早在1994年就首次提出对电力系统脆弱性的研究，并且建立了一种暂态能量函数以及神经网络的脆弱性分析方法^[3][4]。美国学者Carreras, Dobson 等以北美的大停电事故作为研究对象，提出了电力系统相继故障的研究，这项研究引起了很多学者的关注，于是展开了电力系统、复杂网络系统等其他系统的相继故障的研究，这种故障也称为“雪崩”^[5][6]。Ang 等分析了当电力传输系统关键设备产生故障时的脆弱性，指出电力系统中的关键设备产生故障停摆时，将使得电力系统产生崩溃^[7]。Ersonina利用脆弱性分析方法，重点分析了系统遭到应急事件的反应能力^[8]。Soutter运用蒙特卡罗分析方法，研究了在使用杀虫剂后地下水资源的脆弱性^[9][10]。

在国内，对于复杂系统脆性的研究主要是以我国学者金鸿章为主的研究团队，对电力、船舶、供应链、矿业、通信、交通等方面的脆性全新研究领域。胡林果通过运用熵理论和集对分析理论构建了脆性波动熵，脆性对立熵，脆性同一熵，论述了各组成子系统之间通过非合作博弈论来争取负熵，以实现整个系统的脆性行为，较好地模拟了复杂系统以及煤矿系统的内部脆性过程^[11]。金鸿章，郭健韦琦等通过应用尖点突变模型对非典型肺炎事件进行了脆性研究，得出了脆性发生的主要原因和相关因素^[12]。林德明根据适应性Agent图通过制定顶点的演化规则来模拟复杂系统的脆性过程^[13]。