高速鐵路橋梁救援定點(diǎn)優(yōu)化設(shè)置理論及方法研究.pdf

1、各國(guó)動(dòng)車事故時(shí)有發(fā)生，引發(fā)了人們對(duì)高速鐵路安全性和鐵路救援時(shí)效性的重視。橋梁作為高速鐵路工程重要的組成部分，占線路比重大，救援疏散困難，其救援疏散設(shè)施的建設(shè)顯得尤為重要。為了增強(qiáng)高速鐵路的運(yùn)營(yíng)安全性，在橋梁上設(shè)置救援定點(diǎn)是必要可行的防災(zāi)舉措。
　　目前，我國(guó)高速鐵路橋梁救援定點(diǎn)的研究正處于起步階段，系統(tǒng)化工程還不夠完善，各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)還有待制定，優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法研究仍是空白。圍繞橋梁救援定點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)置問(wèn)題，本文的主要工作及研究結(jié)論如下

2、:
　　(1)通過(guò)研究橋梁救援定點(diǎn)的概念及結(jié)構(gòu)組成，提出了高速鐵路橋梁救援定點(diǎn)的四種設(shè)置模式（包括豎向、縱向、橫向以及組合疏散模式）。比較了四種豎向通道的逃生效率，對(duì)豎向疏散模式的布置型式給出了建議。研究了橫向疏散通道的間距和寬度，提出橫通道的兩種布置型式:沿著定點(diǎn)站臺(tái)以一定的間距縱向均勻布置和在定點(diǎn)站臺(tái)端部以一定的間距均勻布置。
　　(2)從確保安全疏散的角度研究了救援定點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，提出了橋梁救援定點(diǎn)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)查

3、和分析了高速列車乘客緊急疏散時(shí)的心理和行為，分別應(yīng)用FDS和EVACNET4軟件模擬了列車中部和端部火災(zāi)場(chǎng)景下，乘客在定點(diǎn)站臺(tái)的疏散運(yùn)動(dòng)。研究了火災(zāi)警戒范圍對(duì)站臺(tái)長(zhǎng)度的影響及站臺(tái)寬度對(duì)疏散時(shí)間的影響，結(jié)果表明:①?gòu)幕馂?zāi)警戒范圍考慮，站臺(tái)長(zhǎng)度取值為450m是經(jīng)濟(jì)合理的。②有效寬度1.75m為站臺(tái)疏散時(shí)間特征變化的分界點(diǎn)，有效寬度為1.75m時(shí)的疏散時(shí)間均小于有效寬度為1.5m時(shí)的疏散時(shí)間，而當(dāng)有效寬度大于1.75m后，疏散時(shí)間的變化不大。

4、故建議定點(diǎn)站臺(tái)有效寬度取為1.75m，對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)寬度取為2m。以救援定點(diǎn)的RSET為衡量指標(biāo)，基于疏散性能將橋梁救援定點(diǎn)分為4個(gè)等級(jí):快速疏散、安全疏散、欠安全疏散和不安全疏散。
　　(3)采用約束最優(yōu)化法進(jìn)行長(zhǎng)大橋梁救援定點(diǎn)的選址決策，以設(shè)置間距、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和救援時(shí)程為約束條件，以各地方救援部門(mén)至救援定點(diǎn)的時(shí)程總和最小為目標(biāo)，建立了長(zhǎng)大橋梁救援定點(diǎn)的選址決策模型。研究了救援定點(diǎn)選址決策的三個(gè)約束條件，首先，考慮列車制動(dòng)距離、列車到

5、達(dá)救援定點(diǎn)的時(shí)間范圍及最不利情況下乘客到達(dá)救援定點(diǎn)的時(shí)間等因素的影響，研究了長(zhǎng)大橋梁救援定點(diǎn)的設(shè)置間距，提出當(dāng)區(qū)間橋梁長(zhǎng)度大于10km時(shí)，應(yīng)該沿橋梁方向每隔約6～10km設(shè)置一處疏散定點(diǎn);當(dāng)區(qū)間橋梁長(zhǎng)度大于20km時(shí)，應(yīng)該沿橋梁方向每隔約15～20km設(shè)置一處消防定點(diǎn)。其次，識(shí)別了高速鐵路運(yùn)營(yíng)期間的風(fēng)險(xiǎn)因素及其對(duì)救援定點(diǎn)設(shè)置的影響，并將風(fēng)險(xiǎn)因素分為兩類:救援定點(diǎn)設(shè)置時(shí)應(yīng)避開(kāi)的風(fēng)險(xiǎn)和應(yīng)針對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論評(píng)價(jià)了第一類風(fēng)險(xiǎn)，提出救

6、援定點(diǎn)所在位置的該類風(fēng)險(xiǎn)概率等級(jí)應(yīng)為A級(jí)或B級(jí)。最后，應(yīng)用Dijkstra算法尋求地方救援部門(mén)至救援定點(diǎn)備選位置的最優(yōu)路徑，救援車輛沿最優(yōu)路徑行駛至救援定點(diǎn)的時(shí)間應(yīng)短于1h。通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例說(shuō)明了決策步驟，結(jié)果表明該方法很好地解決了橋梁救援定點(diǎn)的選址決策問(wèn)題。
　　(4)研究建立了橋上停車概率的事件樹(shù)模型，據(jù)此得出隧道群區(qū)段內(nèi)橋梁是否設(shè)置救援定點(diǎn)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。探討了橋隧相鄰區(qū)段的防災(zāi)策略，提出應(yīng)結(jié)合隧道長(zhǎng)度、洞內(nèi)線路數(shù)目、隧道輔助坑

7、道布置情況等因素，將橋梁與隧道視為一個(gè)體系來(lái)研究救援定點(diǎn)的布局。以列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)為事故背景，分析了繼續(xù)運(yùn)行和隨機(jī)停車這兩種疏散方式。在此基礎(chǔ)上，建立了橋上停車概率的事件樹(shù)模型。分別針對(duì)隧道內(nèi)未設(shè)救援定點(diǎn)和設(shè)有救援定點(diǎn)這兩種情況，推導(dǎo)出了橋上停車概率的計(jì)算公式。最后，給出了停車概率的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，并以停車概率達(dá)到0.3作為橋梁設(shè)置救援定點(diǎn)的閾值。
　　(5)通過(guò)研究有限方案的多目標(biāo)決策理論，建立了基于Vague集的救援定點(diǎn)設(shè)置方案