海上丝绸之路独立干扰模式下远洋航运网络可靠性仿真研究

“独立干扰”模式下远洋航运网络可靠性实质上研究的是当某一单个港口被攻击时，整个远洋航运网络的服务水平。在研究单个港口对远洋航运网络可靠性影响的仿真过程中，要求按照一定的参数排名选择节点，移除该节点后，计算网络的各个指标值f、l和s，完成计算后将网络恢复原状，再进行下一个节点的移除，重复计算网络的f、l和s，最终通过比较分析，得出单个港口对远洋航运网络可靠性的影响分析。

在远洋航运网络中，由于点强度与度存在较高的相关性，因此，为降低计算工作量，选取度、介数和聚类系数作为选取受干扰港口的主要依据。

（一）仿真系统设计思路

“独立干扰”模式下远洋航运网络可靠性的仿真系统设计思路是：以远洋航运网络邻接矩阵A为基础，分别计算出各通航港口的度、介数和聚类系数，并按由大到小排序，然后分别参照度排名、介数排名、聚类系数排名以及三者排名次序之和这四个标准作为反映通航港口重要性的判定指标，按照从大到小的次序排序，有选择地对通航港口进行攻击。按照上述步骤，依次选择节点，并在远洋航运网络邻接矩阵中删除该通航港口及其所有航线，形成新的航空邻接矩阵A1，然后计算f、l和s值，并分析网络的可靠性变化。具体思路如图5-3-1所示。

图5-3-1　“独立干扰”模式下的仿真系统设计思路

（二）“独立干扰”模式下远洋航运网络可靠性的仿真分析

为研究单个港口对远洋航运网络可靠性的影响，分别按照度、介数和聚类系数对124个节点由大到小排序，按次序从中各选取15个港口。对所选节点依次进行仿真干扰，每次干扰将删除该通航港口的所有航线，形成新的远洋航运网络邻接矩阵，运用Ucinet，计算该矩阵的l、s 值，结果如图5-3-2所示。(www.xing528.com)

图5-3-2　不同标准下单个节点被删除后新的远洋航运网络l、s值分布

单个城市对远洋航运网络可靠性影响的仿真结果，如图5-3-2表明：

（1）如图所示，删除任意节点后新的远洋航运网络的平均最短路径长度l和最大子图的相对大小s，其平均值分别为1.612、1.0。而原远洋航运网络的l值为1.608、s值为1.0。删除任意节点后的新的远洋航运网络l、s值与原远洋航运网络l、s值差异很小，由此可知，远洋航运网络对单一节点港口受到干扰的情况下，具有较强的可靠性。

（2）通过仿真实验表明：新的远洋航运网络l值最大的五座通航港口依次为：霍尔迪亚（1.645）、塞拉莱（1.632）、索哈（1.621）、广州（1.617）、科钦（1.614），这5座城市在被干扰之后的l值与原远洋航运网络的l值（1.608）相差较大，说明这些城市对于远洋航运网络的便利运行有着较为重要的作用，即这些城市对于保持远洋航运网络功能的可靠性更为重要。在条件允许的情况下，缩短班次间隔、增加航班数量等措施有利于增强网络的功能可靠性。

（3）当隔离阿布扎比这一节点时，新的远洋航运网络邻接矩阵的s值约为0.9754，此时s达到最小值。当f值一定时，s越大，则远洋航运网络的效率可靠性越好。去除阿布扎比s值最小，说明在去除了阿布扎比之后，远洋航运网络中所有节点的连接程度最差，即远洋航运网络的效率可靠性最低。可以说阿布扎比在远洋航运网络中，为一些特定节点城市提供了与网络其他节点连通的桥梁作用。该港口对于远洋航运网络的效率可靠性具有至关重要的作用，因此升级改造该类港口的硬件设施、注重与其他运输方式的衔接、完善港口服务功能，可以有效提高所在区域的货物中转的服务水平，更有利于增强网络的效率可靠性。

（4）在按照度排序选出的节点并对其进行隔离之后，发现了霍尔迪亚、塞拉莱、索哈、广州、科钦等对于远洋航运网络功能可靠性较为重要的几个节点；而在按照介数排序所选出的节点中，得出阿布扎比对网络的效率可靠性非常重要；而对按照聚类系数所选出的节点进行攻击后，并未得出维持远洋航运网络可靠性的关键点。所以，在研究单个通航城市对整个远洋航运网络可靠性的影响时，按照度和介数所选出的节点更有研究价值。