交通系统地震应急决策模型与方法
摘要
为了提高震后应急救援工作的效率,开展交通系统地震应急决策模型与方法研究,建立一套反映地震灾害情况下交通系统应急决策问题特点的方法和模型体系,为开发交通系统地震应急决策辅助支持系统提供模型支持,以实现震后交通调配决策的智能化。把双层规划方法、随机模拟方法以及模糊决策方法引入到震后交通应急调配决策的分析中,重点研究了基于交通系统畅通可靠性分析的应急决策优化问题。论文的主要研究内容概述如下:(1)介绍了四阶段交通需求预测方法及震后修正四阶段法,对震后应急交通需求的特征进行分析,建立了震后应急交通需求预测模型,提出了三阶段震后应急交通需求预测方法;分析了路桥单元的地震易损性,给出了路桥单元的震害等级,推导了路桥单元震害指数的临界区间,提出了路桥单元的地震影响修正系数区间,进而建立了震后路桥可能通行能力的评估模型;对路网容量及其计算方法进行了分析,给出了震后路网容量的计算过程。(2)介绍了单元可靠性和交通系统可靠性的基本概念,阐述了道路网络的布局形式及其性能,分析了交通系统抗震性能影响因素;利用不交化最小路集法对震后交通系统连通可靠性进行分析;依据公路服务水平分级标准,定义了震后公路服务水平阀值,引入了蒙特卡罗法,分析了交通系统的畅通可靠性,进而提出了基于服务水平的交通系统畅通可靠性评估方法,给出了评估标准,并构建了交通系统的畅通可靠性评估优化流程;为震后交通系统应急决策方法的研究提供理论依据。(3)科学的应急决策是震后救灾工作高效开展的有力保证,本文介绍了决策的基本概念、模糊决策分析方法以及数据标准化的处理方法;地震应急服务点选址决策是地震应急救援决策工作的重要基础,本文分析了地震应急服务点选址问题的不确定性,介绍了直觉模糊数和区间直觉模糊数的概念,在分析两者之间关系的基础上,定义了区间直觉模糊数的得分函数和精确函数,提出了它的排序规则;构建了约束中含有区间直觉模糊参数的地震应急服务点选址模型,提出了一种基于区间直觉模糊数排序规则的模型算法。(4)建立了基于模糊聚类分析的单服务点多需求点应急调配优化模型,并给出了模型的解法;论述了用区间数形式描述地震应急物资调配决策信息的可行性,推导了区间数可能度的算法,改进了区间数可能度矩阵,定义了基于区间数可能度的最优调配系数,构建了基于区间数可能度的单服务点多需求点应急调配优化模型,给出了模型的求解过程;考虑到震后应急物资调配是基于时间链的动态过程,假设调配至应急需求点的物资是被连续消耗的,进而建立了基于双层规划的多服务点多需求点应急调配优化模型,给出了双层规划问题的动态优化算法;构建了基于交通系统畅通可靠性分析的配流优化决策方法及体系。(5)引入设定地震法,对交通系统地震应急决策模型与方法进行理论集成研究,提出了基于不确定性分析的地震应急物资服务点选址决策优化方法、基于畅通可靠性分析的震后交通应急调配决策优化方法,并进而构建了基于设定地震的交通系统地震应急决策优化方法及体系,实现了交通系统地震应急决策理论的集成;并以宿城区县乡道路网为研究对象,引入设定地震法,对模型、方法及决策优化理论进行了模拟应用。
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