详情

原文传递高速铁路桥梁救援定点优化设置理论及方法研究

论文题名：	高速铁路桥梁救援定点优化设置理论及方法研究
关键词：	高速铁路桥梁;救援定点;路径优化;安全运营
摘要：	各国动车事故时有发生，引发了人们对高速铁路安全性和铁路救援时效性的重视。桥梁作为高速铁路工程重要的组成部分，占线路比重大，救援疏散困难，其救援疏散设施的建设显得尤为重要。为了增强高速铁路的运营安全性，在桥梁上设置救援定点是必要可行的防灾举措。　　目前，我国高速铁路桥梁救援定点的研究正处于起步阶段，系统化工程还不够完善，各项标准还有待制定，优化设计理论和方法研究仍是空白。围绕桥梁救援定点的优化设置问题，本文的主要工作及研究结论如下: 　　(1)通过研究桥梁救援定点的概念及结构组成，提出了高速铁路桥梁救援定点的四种设置模式（包括竖向、纵向、横向以及组合疏散模式）。比较了四种竖向通道的逃生效率，对竖向疏散模式的布置型式给出了建议。研究了横向疏散通道的间距和宽度，提出横通道的两种布置型式:沿着定点站台以一定的间距纵向均匀布置和在定点站台端部以一定的间距均匀布置。　　(2)从确保安全疏散的角度研究了救援定点的优化设计方法，提出了桥梁救援定点的分级标准。调查和分析了高速列车乘客紧急疏散时的心理和行为，分别应用FDS和EVACNET4软件模拟了列车中部和端部火灾场景下，乘客在定点站台的疏散运动。研究了火灾警戒范围对站台长度的影响及站台宽度对疏散时间的影响，结果表明:①从火灾警戒范围考虑，站台长度取值为450m是经济合理的。②有效宽度1.75m为站台疏散时间特征变化的分界点，有效宽度为1.75m时的疏散时间均小于有效宽度为1.5m时的疏散时间，而当有效宽度大于1.75m后，疏散时间的变化不大。故建议定点站台有效宽度取为1.75m，对应的结构宽度取为2m。以救援定点的RSET为衡量指标，基于疏散性能将桥梁救援定点分为4个等级:快速疏散、安全疏散、欠安全疏散和不安全疏散。　　(3)采用约束最优化法进行长大桥梁救援定点的选址决策，以设置间距、风险等级和救援时程为约束条件，以各地方救援部门至救援定点的时程总和最小为目标，建立了长大桥梁救援定点的选址决策模型。研究了救援定点选址决策的三个约束条件，首先，考虑列车制动距离、列车到达救援定点的时间范围及最不利情况下乘客到达救援定点的时间等因素的影响，研究了长大桥梁救援定点的设置间距，提出当区间桥梁长度大于10km时，应该沿桥梁方向每隔约6～10km设置一处疏散定点;当区间桥梁长度大于20km时，应该沿桥梁方向每隔约15～20km设置一处消防定点。其次，识别了高速铁路运营期间的风险因素及其对救援定点设置的影响，并将风险因素分为两类:救援定点设置时应避开的风险和应针对的风险，采用贝叶斯网络理论评价了第一类风险，提出救援定点所在位置的该类风险概率等级应为A级或B级。最后，应用Dijkstra算法寻求地方救援部门至救援定点备选位置的最优路径，救援车辆沿最优路径行驶至救援定点的时间应短于1h。通过一个工程实例说明了决策步骤，结果表明该方法很好地解决了桥梁救援定点的选址决策问题。　　(4)研究建立了桥上停车概率的事件树模型，据此得出隧道群区段内桥梁是否设置救援定点的评判标准。探讨了桥隧相邻区段的防灾策略，提出应结合隧道长度、洞内线路数目、隧道辅助坑道布置情况等因素，将桥梁与隧道视为一个体系来研究救援定点的布局。以列车在隧道内发生火灾为事故背景，分析了继续运行和随机停车这两种疏散方式。在此基础上，建立了桥上停车概率的事件树模型。分别针对隧道内未设救援定点和设有救援定点这两种情况，推导出了桥上停车概率的计算公式。最后，给出了停车概率的分级标准，并以停车概率达到0.3作为桥梁设置救援定点的阈值。　　(5)通过研究有限方案的多目标决策理论，建立了基于Vague集的救援定点设置方案决策模型。通过一个工程实例说明了计算步骤，结果表明该方法很好地解决了救援定点的方案决策问题。
作者：	项琴
专业：	道路与铁道工程
导师：	李远富
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文