管道运输系统的安全仍然是亟待解决的问题。中国拥有世界上最复杂、输送任务最艰巨的管网,其运输的油气介质易燃易爆,甚至系统中一个网络元素的失效就会导致整个网络的瘫痪,一旦发生事故将对生命财产、生态环境及能源供给造成严重影响,引发重大公共安全事件。脆弱性是事故灾难形成和演变的最本质原因,因此为保障管道运输系统的平稳运行,有必要根据复杂网络理论深入研究管道运输系统的脆弱性。首先,本文梳理和分析了国内外研究现状及理论基础,根据管道运输系统脆弱性的内涵,从脆弱性影响因素和网络脆弱性两方面构建脆弱性分析框架。其次,从脆弱性影响因素方面,参照“4M”理论对管道运输系统事故的发生规律进行总结分析,结合HHM识别出管道运输系统脆弱性影响因素,采用改进的ISM将这些影响因素分层,并综合运用MICMAC,对这些影响因素进行分类,确定它们之间的联系,阐明系统脆弱性的形成原理,揭示脆弱性影响因素对管道运输系统的作用机理。再次,从网络脆弱性方面,阐述了管道运输系统的网络结构建模规则,网络特征参数。构建网络静态脆弱性和网络动态脆弱性仿真评估模型,静态脆弱性只考虑节点或边失效对网络的作用,分析不同影响因素扰动下脆弱性事件对应的攻击策略,包括随机攻击、ID攻击、RD攻击、IB攻击、RB攻击5种攻击策略,选取网络脆弱性变动的评估指标,进行了仿真算法设计;动态脆弱性则考虑了管网的负载和节点失效的动态关联性,构建场站的负载、容量和负载重分配模型,引入节点存活率指标,并进行了仿真算法设计。然后,选取陕西某管道运输公司进行实例应用,结果表明:该公司管网具有无标度网络的特性。随机攻击策略下,网络的抗攻击性较好,脆弱性较低,蓄意攻击策略下网络的抗攻击性较差,脆弱性较高,其中RB攻击的影响最大;识别出了影响网络脆弱性的关键场站和关键管线;改进策略3对降低网络脆弱性的效果最显著。网络动态脆弱性仿真评估则通过对模型参数的调控,得出各场站负载容量的设计取值,通过调控负载和容量的参数,使场站能承受最强的扰动。最后,基于对脆弱性影响因素和网络脆弱性仿真评估的研究,从现有网络结构防护、网络结构优化、负载容量参数调控三方面提出了降低管道运输系统脆弱性的对策建议。