集装箱港区危险品堆场选址仿真优化研究

摘要

危险品的易燃易爆性对港区的安全构成极大威胁。对于集装箱港区，由于其箱区密集、路网复杂且多分布于城市发达地带，一旦发生港内危险品事故，损失将非常严重。多数情况下危险品事故损失严重是由于港区危险品堆场选址不尽合理、港内路网规划不尽完善、在事故发生后应急物资难以及时抵达受灾现场。因此，急需从港区规划的层面对集装箱港区危险品堆场的选址进行合理规划。 为此，本研究在分析港口危险品特点和应急资源调度分配的基础上提出两种集装箱港区危险品堆场选址模型，分别是考虑经济损失的危险品堆场选址模型和考虑应急覆盖的危险品堆场选址模型。对于第一种模型，将危险品事故造成的总经济损失划分为直接经济损失（港区设施损坏的成本损失）和间接经济损失（港区后续运营的经济损失），以总经济损失最小为目标，构建危险品堆场经济选址优化模型，并基于ALOHA软件模拟危险品事故影响范围，搭建基于AnyLogic平台的内嵌于优化模型的集装箱码头生产作业仿真模型来输出集卡搬运周期（集卡完成一个工作循环所需时间）和集装箱吞吐量以用于间接经济损失的计算。对于第二种模型，考虑危险品事故的等级性，以危险品事故发生后所有受灾点（危险品堆场选址方案点）被应急资源覆盖最大为目标，构建考虑事故等级的危险品堆场应急选址模型，以模型输出结果中能够在最大事故等级情况下被应急资源覆盖且应急成本最低的受灾点作为最终危险品堆场选址方案点，并对应急资金约束进行了敏感性分析。最后，以北方某集装箱港区为例，设定9种危险品堆场选址方案，分别对应着码头前沿西侧、码头前沿中间、码头前沿东侧、堆场中央西侧、堆场中部、堆场中央东侧、码头后方西侧、码头后方中间和码头后方东侧位置，验证了两种模型的有效性，结果表明：对于经济选址模型，间接经济损失占总经济损失的比重较大，约为73%，危险品堆场选址于码头前沿的总经济损失比其它选址方案小28%~55%，尤以方案三的总经济损失最小（约为2857万元），是危险品堆场选址最优方案；对于应急选址模型，仅有方案六、方案七和方案八在事故等级最大情况下能够被应急资源覆盖，且方案七的加权应急成本数值最小（约为1592），是危险品堆场选址的最优方案。由应急资金约束敏感性分析可知除应急资金上限为1900万元和2000万元外，其他情况下危险品堆场的选址方案最优解均为方案七。 本研究提出的两种集装箱港区危险品堆场选址模型分别从最小化危险品事故经济损失和最大化应急物资覆盖的角度为危险品堆场选址提供技术支撑，可为集装箱港区的安全运营与合理规划提供理论依据。

目录

1绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究综述

1.2.1 集装箱港区危险品的研究综述

1.2.2 危险品相关设施选址的研究综述

1.2.3 研究综述小结

1.3 研究内容及方法

1.4 论文结构

2 理论基础

2.1 考虑经济损失的危险品堆场选址理论

2.1.1 危险品相关理论

2.1.2 集装箱港区危险品堆场

2.1.3 危险品事故经济损失分析

2.2 考虑应急覆盖的危险品堆场选址理论

2.2.1 应急资源的分类

2.2.2 应急资源协调优化的分类

2.2.3 应急资源需求覆盖分析

3 考虑经济损失的危险品堆场选址模型

3.1 模型假设

3.2 模型构建

3.2.1 符号说明

3.2.2 优化模型

3.3 仿真模型

3.3.1 基本框架

3.3.2 模型构建

3.3.2 模型验证

4 考虑应急覆盖的危险品堆场选址模型

4.1 模型假设

4.2 模型构建

4.2.1 符号说明

4.2.2 优化模型

4.3 模型求解

4.3.1 救援点选择初始解

4.3.2 受灾点分配

4.3.3 救援点重定位

5 算例分析

5.1 概述

5.2 考虑经济损失的危险品堆场选址模型应用

5.2.1 输入参数

5.2.2 输出结果分析

5.3 考虑应急覆盖的危险品堆场选址模型应用

5.3.1 输入参数

5.3.2 输出结果分析

5.4 输出结果对比分析

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录A 多阶段启发式算法程序

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢