蒙特卡罗方法和ORDER算法在网络可靠度计算中的对比
2013-09-27岳焱超马建勋张硕英张玲玲
重庆交通大学学报(自然科学版) 2013年1期
岳焱超,马建勋,郜 健,张硕英,张玲玲
(西安交通大学土木工程系,陕西 西安 710049)
0 引言
蒙特卡罗方法因其简单性和高速性而被通常用于计算复杂网络的可靠度。然而,蒙特卡罗方法存在收敛速度慢,误差大等缺点。为了更精确地计算复杂网络的连通可靠度,ORDER算法[1-2]被用于列举网络的最可能状态。两种算法在精度和计算时间上进行了相互比较,并且都被应用于某桥梁管理系统网络中。
在第2部分,将通过一个简单例子介绍网络可靠度的定义;在第3部分,将具体介绍蒙特卡罗方法和ORDER算法,并将其应用到一个简单网络中。最后,这两种方法都被应用于某桥梁管理系统的网络,并对结果进行比较和分析。
1 网络连通度的定义
图1表示一个包括2节点和3座桥梁的简单网络。

图1 简单网络1Fig.1 Simple network 1
当桥梁i(i=1,2,3)处于运行模式时,概率为pi,当其处于失效模式时,概率为qi=1-pi。pi(i=1,2,3) 的值分别是0.7,0.8 和0.9。假定桥梁元素是网络中唯一的可破坏部分,并且任意两座桥梁之间的道路都没有损坏。在这个例子中,我们假定这些桥梁之间均不相关;相互独立于彼此。处于节点、桥梁之间的连接均假定为安全[3-6]。向量V用来表示桥梁的状态模式:如果桥梁i处于失效模式,那么Vi=1,如果处于运作模式,Vi=0。
对于一个特定模式向量,如果在节点1和节点2之间至少有一条连接路径,那么,认为节点1和节点2是相连的;否则它们是不相连的。表1给出了所有的网络状态和每种状态相应的概率。表1中显示,共有5个网络状态被连通。……
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