应急状态下过江备用桥位选址与路线选择研究

作     者：刘孟 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：岳昊

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：应急过江交通 应急备用桥位 桥位选址 路线选择 交通保障 

摘      要：江河作为区域之间的交界与天然屏障,分隔了两岸的沟通往来。桥梁承担着衔接两岸交通的重要功能,也是连接两岸的关键位置与瓶颈。在应急状态下,桥梁一旦遭到严重破坏,将会切断两岸之间的交通联系,严重影响人员与物资的过江运输。为及时应对性质恶劣、时间紧迫、破坏严重的应急事件,需要第一时间采取有效措施,快速做出决策与响应,阻止事件进一步扩大与升级。因此,应急状态下过江交通的保障工作显得尤为关键和重要。利用应急备用桥位恢复两岸交通通行,是应急过江交通保障的一种主要手段。鉴于目前过江交通研究着重于日常通行方面而在过江桥梁损毁的应急事件方面研究较少,本文以桥梁损毁应急状态下的过江交通为研究对象,分别从应急备用桥位选址、应急运输路线选择等方面开展研究。本文在国内外研究现状分析的基础上,首先,描述了应急备用桥位的功能作用、选址原则,构建了备用桥位的选址模型;然后,基于备用桥位的启用条件、桥位建设时间、物资运输时间等,提出了应急运输路线的选择模型;最后,对提出的理论模型进行了案例应用,并增加了应急过江交通保障机制的相关内容,从而为应急状态下过江交通的建设及保障工作提供理论指导与技术支撑。本文的研究内容主要集中于以下几个方面:(1)构建了应急过江备用桥位选址模型。首先,基于设定的应急场景,确定备用桥位的功能定位;其次,在分析桥位选址影响因素的基础上,提出12项定性选址原则,并以此为依据确定应急备用桥位候选集;然后,以桥位数量最少化与物资运输时间最小化为目标,构建应急备用桥位选址模型;最后,对禁忌搜索算法进行适用性分析,并求解选址模型,得出一套最优的应急备用桥位选址方案。(2)提出了应急过江运输路线选择模型。首先,结合应急状态实际场景分析,探究应急备用桥位的启用条件;其次,以多路并进、面状运输为出发点,基于桥位建设时间、应急物资运输时间等,提出应急运输路线选择模型,并制定“一主两辅应急运输路线模式;最后,对路径规划算法进行适用性分析,采用A*算法求解最短路径。(3)进行了案例应用。首先,利用选址模型求解得出应急备用桥位选址方案;其次,基于应急备用桥位的启用情况,利用路线选择模型求解得出桥位建设物资和应急需求物资的运输路线选择方案;最后,制定应急过江交通保障机制,从准备、响应和恢复三个阶段保证应急决策的精准实施。图24幅,表4个,参考文献61篇。