交通系统地震应急决策模型与方法

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。     

基于共享数据平台的云南漾濞和青海玛多地震应急物资配置分析

灾后信息缺失易导致应急决策失效和调整困难,针对2021年5月下旬云南大理州漾濞县及青海果洛州玛多县分别发生6.4级和7.5级地震,本文设计了一种基于共享数据平台实时信息的灾后应急物资配置方法。该方法主要利用基于地震台网发布灾害信息确定灾区范围,基于人口分布数据估测需求与供给缺口,并通过高德开放平台接口获取交通态势确定可供通行的路网与实时最优运输路径,利用这些实时信息做出震后物资分配调度快速决策。通过漾濞和玛多地震案例分析结果显示:通过震后第一时间数据,可快速处理收集数据并进行供需评估与物资调度辅助决策。当灾区存在供需缺口,利用相邻县物资可维系震后短期内物资需求;对于物资运输,实时更新的信息可为其选择最佳路线。本方法为震后应急物资动态配置中决策实时更新与调整提供依据,为日后地震应急响应提供参考。     

针对应急救援的强余震特征统计

大地震后强余震活跃,震后快速判断最大余震震级和强余震发生可能性对提高应急救援效率有重大意义。针对震后应急救援,本文根据救援存活率将震后救援期分为8个时段:震后12 h、震后24 h、震后48 h、震后72 h、震后96 h、震后120 h、震后144 h和震后168 h。对我国大陆地区1966年以来6级及以上地震强余震资料进行分时段统计,分别拟合出8个时段的最大余震震级和主震震级的经验公式;并提出震后强余震发生可能性的经验判断方法,通过本文提出的可能性指数a,依据主震震级,震后可以快速判定强余震发生的可能性。     

地震区域的电力自动调度应急模型设计

传统电力实施平衡调度模型进行电力自动应急调度时,未考虑输电裕度和应急物资的分配问题,实施电力应急调度成本高、效率低,造成地震区域的经济财产损失增加,因此,设计地震区域的电力自动调度应急双层模型,采用上层模型—增强电网输送能力的自动应急调度模型,依据多断面静态安全协调模式的输电裕度和灵敏度与电力实时调度决策获取不同发电机调节量,对不同发电机调节量通过多断面综合协调模式实施多目标优化,获取发电机使用的最优解,增强电网输送能力;通过下层模型—电力应急资源调度模型,采用电力应急资源调度最小成本目标函数,依据各电力资源存储中心配送到故障现场的资源量小于存储量的原则,塑造电力应急资源数量约束条件,实现电力应急资源的调度成本最小化。实验结果表明,所设计模型使电力系统获得较高的输电裕度,提高了电力自动调度应急的综合能力。     

空间尺度下城市医疗系统震后应急救援能力评估与韧性提升策略

震后受伤人员的救援与救治是救灾工作的重中之重,而城市医疗系统震后救援的能力是伤员救治结果的直接影响因素。文中从城市区域层面出发,结合国内外相关研究,明确震后影响医疗系统救援的相关要素,对比分析震后受伤人员对医疗资源的需求程度以及医疗设施本身的供给能力。同时考虑道路通行能力对医疗救援的影响,结合人口伤亡模型、道路通行模型等,以此评估震后医疗系统的应急救援能力。最后以某市为例,利用GIS平台构建基础数据库,运用以上方法,实现基于供需平衡分析、空间应急救援能力分析的灾后应急模拟,根据模拟分析结果提出相应的韧性提升对策。文中对城市应急医疗资源的空间优化配置具有一定的指导意义。     

震后应急救援民生保障物资需求模型研究

根据《应急物资分类及编码》（GB/T 38565—2020）,对震后所需应急救援民生保障物资种类进行梳理,参考地震应急处置经验和有关专家学者的研究成果,制定地震应急救援基本民生保障物资最低需求标准。对2007年以来有记录的物资投入数据进行梳理统计,采用数值拟合方法构建震后物资需求模型,计算震例模型值、标准值,并对实际值与模型值及实际值与标准值偏离程度进行对比分析,提出模型应用注意事项。     

地震灾区区域搜救优先级判定方法研究及应用

针对震后快速反应与应急救援辅助决策的需要,综合考虑灾区人口数量、人口密度、地形、交通、天气、烈度等因素,建立了地震灾区区域搜救目标优先级的评判模型,并以汶川地震为例进行了搜救目标优先级的划分,结果表明该方法可以满足大灾区的区域搜救优先级评定需求。     

供水管网震后功能快速修复决策研究

突发地震灾害下,城市供水管网往往不可避免地会发生不同程度的破坏而导致城市供水功能的失效,对人们的生产生活产生了严重影响,快速对震后城市供水管网进行科学合理的功能修复,对于降低地震灾害损失具有重要意义。本文以城市供水管网为对象,针对震后管网系统功能评价及快速修复决策等问题进行了研究。在中国点式渗漏模型的基础上,采用基于破坏概率的渗漏面积计算方法,建立了考虑地震破坏随机性的管线渗漏流量计算模型;针对震后破坏管线展开了水力分析,并提出了以节点水头损失比为指标的节点服务性能失效状态量化方法;进而建立了震后管线的修复决策模型以及功能修复费用模型。研究成果可为震后功能修复工作中管线修复顺序及修复方案的优选提供科学依据,可显著提高震后应急救灾效率,实现城市供水功能的快速修复。     

地震带城市规划模型设计与仿真

传统三维城市规划模型是利用三维技术通过计算机生成模型对城市进行规划,没有考虑城市地理位置因素,不能保障城市震后应急救灾工作效率。为此,构建一种新的地震带城市规划模型。通过对城市抗震防灾空间及防灾分区定义,并对其规划原则进行分析,从而为城市防灾空间规划提供依据;以此为基础,采用风险评估方法构建出地震带城市抗震防灾空间规划的基本模型。实验结果表明,所设计模型性能极佳,考虑到了城市地理因素,在进行城市规划的同时,能够促进城市震后应急救灾工作的高效运行。     

安徽省震中快速定位查询系统

基于VB6.0软件开发平台,以MapInfo GIS软件为数据支撑平台,建立了安徽省震中快速定位查询系统。系统主要实现了震中快速定位查询显示功能、基于GIS数据的空间分析和定量计算分析功能。为地震应急响应提供辅助决策,为震后资源调度、伤员输送、人员疏散等提供科学信息,提高了应急救援的效率。     

基于无线Mesh网络技术的应急通信技术应用

强烈地震发生后,灾区现场通信网络设施往往遭到破坏,因此快速建立有效且覆盖面大的应急通信网络,及时传递灾情信息,对现场组织救灾及指挥调度等救援工作具有重大意义。无线网络具有组网简单快速、成本低等技术特点,适合作为现场应急通信的网络平台。本文提出了一种基于无线Mesh网络技术的地震现场应急通信方法,在灾区现场迅速组建无线局域网,从而实现信息传递和共享,整个系统组网快捷、健壮性好,并且通过卫星通信技术可以将各局域网组成灾区广域网并进一步接入互联网,该方法能满足地震现场应急通信信息传输的基本要求。     

应对巨大地震的应急流动观测系统

通过“十五”数字地震观测网络项目建设,目前。我国的地震观测系统和地震观测信号传输几乎完全依赖于公共通讯网络。但是,大地震常常严重破坏公共通讯系统,应对巨大地震的流动观测系统就提到迫切的日程。2007年,通过采用无线竞带接入技术,结合中国地震局数字地震观测网络技术,初步建成了应对巨大地震的应急流动观测系统,并在汶川地震现场观测初期发挥了重要作用。     

考虑不确定性的地震灾害应急救援设备并行优化设计

由于地震灾害的不确定性,使得应急救援设备运行速率及使用效率均受到影响,需要进行并行优化处理。对此,提出基于双向并行计算的地震灾害应急救援设备优化方法。以地震灾区灾情等级评估结果为基础,将地震等级及应急救援设备,设备及设备之间的关系进行标准化处理,转化为求解最优解问题;在考虑不确定性的情况下,通过通信时间与救援设备需求进行双向并行处理,优化地震灾害应急救援设备。实验结果表明,采用改进方法进行地震灾害应急救援设备并行优化,能够对地震灾害应急救援设备需求量进行准确预测,提高应急救援设备的运行速率,缩短通信时间,提高应急救援设备的使用效率,具有一定的优势。     

沈阳市天然气管网系统抗震可靠性优化研究

供气管网系统抗震可靠性优化提供了系统改造决策的依据，是对系统抗震可靠性分析研究的深化。结合供气管网系统抗震分析的递推分解算法，介绍了利用遗传算法进行供气管网系统抗震优化分析的方法，以沈阳市供气管网系统为例，进行了实际工程的优化研究。     

WMN技术用于构建新型地震应急救援无线通讯平台的分析与设想

传统的WLAN（Wireless LAN无线局域网）因为其单跳的网络特性造成了通讯瓶颈,这也使得其不能很好地满足地震应急救援通讯对效率、准确、安全等特性的要求。一种新型的无线网络形式WMN（Wireless Mesh Network无线网状网）的出现为构建下一代地震应急救援无线通讯系统提供了良好的网络基础。通过对传统地震应急救援无线平台和WMN的介绍,分析了构建新型地震应急救援无线通讯平台的技术指标和可行性,并且给出了平台搭建建议,最后对可能存在的问题以及应用前景进行了讨论。     

大型城市管网抗震可靠性分析与优化

本文提出了地震作用下供水系统的渗漏模型,发展了地震后带渗漏管网的流分析技术,结合一次二阶矩方法获得了地震后供水管网的功能可靠度。针对供燃气管网系统则提出了一类高效精确的大型网络抗震连通可靠度分析的概率解析算法———递推分解算法。以上述管网抗震可靠性分析理论为基础,分别发展了基于模拟退火算法的供水系统网络拓扑优化分析理论和基于遗传算法的供燃气网络系统拓扑优化理论。     

基于PDA的四川灾情速报系统

破坏性地震发生后,快速的地震灾情获取是地震应急救援工作的重要环节。借助"三网一员"体系,利用移动终端技术、无线通信技术、GIS技术、GPS技术等建成了基于个人数码助理(Personal Digital Assistant)的四川灾情速报系统。介绍了系统的结构框架、技术路线和主要功能,并就其中涉及的灾情分类编码、离线地图设计等关键技术进行了探讨。在4.20芦山7.0级强烈地震中,系统实现了震后2 h内的灾情的快速上报,有效缩短了"灾情黑箱期"。     

地震应急现场无线通信设备与现场有线网络环境集成通信方案探讨

通过对汶川8.0级地震现场工作的经验总结,提出在保障"十五"期间配备的地震应急现场技术系统可用的前提下,扩展地震应急现场设备的使用范围,对地震应急现场无线通信设备与现场有线网络环境集成通信方案进行测试和探讨,以便在复杂的现场环境下多一种通信方式选择。     

震后应急期最优路径评估方法

在灾后救援中,交通系统既是救援物资运输的通道,也是抢救和安置受伤群众的重要保证。然而破坏性地震后,交通系统的破坏以及急增的运输量给伤亡人员的转移和救援物资的运送都带来了极大的困难。因此,在灾后第一时间给出最优路径的建议,帮助救援队快速高效的进行灾后的救援工作,有重要的意义。考虑震后条件及应急需求,对已有的最短路径,最大容量路径进行改进。利用Dijkstra算法和深度优先算法,考虑路段的通行能力、抢修效率和应急期限,给出了以最大运输量为目标的最优路径的评价方法,为震后应急决策提供技术支持。     

无线局域网在地震应急现场中的应用

地震应急是我国防震减灾工作3大体系之一,鉴于地震预报尚不过关,在没有作出临震预报而地震突然发生时,为在灾区进行有效的救援而采取的紧急行动.通信、计算机等新技术是地震应急指挥和救援工作顺利进行的重要保证,无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信,本文根据新疆地震局地震应急现场工作情况,阐述无线局域网在地震应急现场中的应用,讨论了地震应急现场所适应的几种无线局域网的组网模式.