高速鐵路橋梁救援定點優(yōu)化設置理論及方法研究.pdf

1、各國動車事故時有發(fā)生，引發(fā)了人們對高速鐵路安全性和鐵路救援時效性的重視。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，其救援疏散設施的建設顯得尤為重要。為了增強高速鐵路的運營安全性，在橋梁上設置救援定點是必要可行的防災舉措。
　　目前，我國高速鐵路橋梁救援定點的研究正處于起步階段，系統(tǒng)化工程還不夠完善，各項標準還有待制定，優(yōu)化設計理論和方法研究仍是空白。圍繞橋梁救援定點的優(yōu)化設置問題，本文的主要工作及研究結(jié)論如下

2、:
　　(1)通過研究橋梁救援定點的概念及結(jié)構(gòu)組成，提出了高速鐵路橋梁救援定點的四種設置模式（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:沿著定點站臺以一定的間距縱向均勻布置和在定點站臺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的優(yōu)化設計方法，提出了橋梁救援定點的分級標準。調(diào)查

3、和分析了高速列車乘客緊急疏散時的心理和行為，分別應用FDS和EVACNET4軟件模擬了列車中部和端部火災場景下，乘客在定點站臺的疏散運動。研究了火災警戒范圍對站臺長度的影響及站臺寬度對疏散時間的影響，結(jié)果表明:①從火災警戒范圍考慮，站臺長度取值為450m是經(jīng)濟合理的。②有效寬度1.75m為站臺疏散時間特征變化的分界點，有效寬度為1.75m時的疏散時間均小于有效寬度為1.5m時的疏散時間，而當有效寬度大于1.75m后，疏散時間的變化不大。

4、故建議定點站臺有效寬度取為1.75m，對應的結(jié)構(gòu)寬度取為2m。以救援定點的RSET為衡量指標，基于疏散性能將橋梁救援定點分為4個等級: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)化法進行長大橋梁救援定點的選址決策，以設置間距、風險等級和救援時程為約束條件，以各地方救援部門至救援定點的時程總和最小為目標，建立了長大橋梁救援定點的選址決策模型。研究了救援定點選址決策的三個約束條件，首先，考慮列車制動距離、列車到

5、達救援定點的時間范圍及最不利情況下乘客到達救援定點的時間等因素的影響，研究了長大橋梁救援定點的設置間距，提出當區(qū)間橋梁長度大于10km時，應該沿橋梁方向每隔約6～10km設置一處疏散定點;當區(qū)間橋梁長度大于20km時，應該沿橋梁方向每隔約15～20km設置一處消防定點。其次，識別了高速鐵路運營期間的風險因素及其對救援定點設置的影響，并將風險因素分為兩類:救援定點設置時應避開的風險和應針對的風險，采用貝葉斯網(wǎng)絡理論評價了第一類風險，提出救

6、援定點所在位置的該類風險概率等級應為A級或B級。最后，應用Dijkstra算法尋求地方救援部門至救援定點備選位置的最優(yōu)路徑，救援車輛沿最優(yōu)路徑行駛至救援定點的時間應短于1h。通過一個工程實例說明了決策步驟，結(jié)果表明該方法很好地解決了橋梁救援定點的選址決策問題。
　　(4)研究建立了橋上停車概率的事件樹模型，據(jù)此得出隧道群區(qū)段內(nèi)橋梁是否設置救援定點的評判標準。探討了橋隧相鄰區(qū)段的防災策略，提出應結(jié)合隧道長度、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體系來研究救援定點的布局。以列車在隧道內(nèi)發(fā)生火災為事故背景，分析了繼續(xù)運行和隨機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模型。分別針對隧道內(nèi)未設救援定點和設有救援定點這兩種情況，推導出了橋上停車概率的計算公式。最后，給出了停車概率的分級標準，并以停車概率達到0.3作為橋梁設置救援定點的閾值。
　　(5)通過研究有限方案的多目標決策理論，建立了基于Vague集的救援定點設置方案