[发明专利]基于负载容量非线性模型的物流网络级联失效时变负载重分配方法

说明书

本发明公开了基于负载容量非线性模型的物流网络级联失效时变负载重分配方法，包括：步骤一、建立所述物流网络拓扑结构模型，确定所述物流网络节点的初始负载和节点容量；步骤二、选择所述物流网络拓扑结构模型中的任一节点，令所述任一节点失效；步骤三、当所述任一节点失效后，对所述物流网络级联失效后的节点按照考虑时变的负载重分配策略进行负载重分配；步骤四、当重新分配后的邻居节点达到失效条件后则再次进行所述步骤三，进行级联失效重分配策略进行重分配，直到所有分配节点均不再发生失效，当重新分配后的邻居节点达到有效条件后，级联失效结束。

技术领域

本发明涉及物流网络抗毁性技术领域，具体涉及基于负载容量非线性模型的物流网络级联失效时变负载重分配方法。

背景技术

随着人们对物流行业依赖的日益加深，物流技术已从基础服务向智慧物流和大数据分析进行转型。物流系统可以看作由物流节点和各种连接物流节点的线路组成的物流网络，而基于复杂网络理论对物流网络的抗毁性研究在近年来已逐步被人们关注并取得一定进展。

目前，在物流网络研究领域中，基于复杂网络理论研究物流网络的网络模型研究皆定义容量和初始负载为线性关系，即负载容量线性模型C＝(1+μ)L，其中μ≥0为容忍参数，比如黄英艺《考虑级联失效的物流网络抗毁性研究》、种鹏云《基于复杂网络的危险品运输网络拓扑特性-级联失效机制及抗毁性研究》。然而，Yang R、Wang W X等在文献《Optimalweighting scheme for suppressing cascades and traffic congestion in complexnetworks》提出了一种可以有效抵御级联失效现象和交通拥挤的负载容量非线性模型C＝α+βL，其中α≥0和β≥0为容量参数；Dou B L、Zhang S Y在文献《Load-capacity model forcascading failures of complex networks》中提出了一种更符合实际网络特点的负载容量非线性模型,并将其应用于Internet AS级网络,模型中负载与容量的关系为C＝L+βL^α,其中α≥0和β≥0为容量参数；Kim D H,Motter A E等在文献(《Attack vulnerability ofcomplex networks》、《Resource allocation pattern in infrastructure networks》)依据实际数据,对航空运输网、高速公路网、供电线路网和因特网进行模拟仿真，证实了在基于负载容量关系研究实际网络中的级联失效现象时，实际网络中负载与容量呈非线性分布，且较小负载边有较大比例的容量；如图1、图2所示，物流网络节点的容量与负载也呈现出非线性关系，因此，基于非线性模型来研究物流网络，对于后续的研究来讲会更优于线性。

同时，物流网络的抗毁性决定了物流运行的效率和物流企业的核心竞争力——基础设施损坏、不可抗的因素导致公路无法通行或空运受阻、“购物节”造成订单“爆仓”等等，都会使物流网络因某一节点出现问题而导致物流网络大面积受到影响而无法正常运行；因此，物流网络的级联失效问题已成为该领域研究的重中之重，有着重要的现实意义。

级联失效是指当网络上某个节点因突发故障失效后，其上的负载依据节点间业务耦合关系被重新分配给近邻节点，从而导致近邻节点也超过自身负载能力而引发的相继失效的连锁反应过程。同时，在现实的物流网络中，物流枢纽节点负载是随时间的变化而变化的，而现有的物流网络级联失效技术针对失效后的负载重新分配策略却都忽略了这一点，皆为不考虑时变的固定负载重分配策略。

发明内容

针对上述技术问题，本发明设计开发了基于负载容量非线性模型的物流网络级联失效时变负载重分配方法，本发明的目的之一是在物流网络级联失效问题中针对物流网络的动态特性，提出了考虑时变负载的负载重分配策略。

本发明的目的之二是采用非线性负载容量级联失效模型定义物流网络的负载容量关系，以解决负载容量线性模型与真实物流网络存在差异问题，从而更准确刻画实际网络中负载与容量的非线性分布。