基于风险分析的危险品道路运输路径优化方法研究

摘要

随着工业化的发展，危险品的生产量和运输量与年俱增，对人类安全健康和自然环境的危害正在逐步扩大和加深。据统计，我国95％以上的危险品涉及异地运输问题，其中82％左右是通过道路运输的，年运输量达2亿吨左右。由于危险品道路运输量大、通行车辆事故率高和运输企业安全管理水平落后，近年来灾难性事故频发，后果极其严重。危险品道路运输既是一个倍受关注的社会公共安全问题，也是一个重要的战略和战术决策问题。基于运输过程风险分析的路径优化研究可降低危险品道路运输事故率和沿线人员伤亡风险，为政府监管部门和危险品生产经营单位的运输安全规划提供决策技术支持，补充和完善了移动危险源风险评价理论及技术方法。 本文首先系统地概述了国内外危险品运输管理、风险分析和路径优化选线的研究现状、发展趋势及存在的主要问题，通过典型事故案例统计分析探讨了危险品运输事故发生的特点及控制对策，辨识了主要的运输路径风险影响因素和非运输路径风险影响因素，并以危险品危险性权重等级和运输事故易发性系数来表征其风险特性。在此基础上，从道路运输网、运输危险源和影响区域3方面提出了危险品运输过程风险评价程序，引入了危险品运输事故易发性校正系数和道路固有特征、天气条件和交通状况3类风险修正因子，提出了危险品运输路径优化的影响区人员伤亡风险和环境风险评价模型以及可快速风险分级的指数评价方法，并结合影响区人员死亡概率系数给出了个人风险和单位长度(通常为1km)社会风险计算模型以及可接受风险标准。 同时，在危险品运输过程风险分析的基础上阐述了以人员伤亡风险为主的路径优化选线的内涵、特点、原则及基本方法，提出了危险品道路运输路径优化的基本程序和双层选线管理模式；以运输路径沿线影响区人员伤亡风险大小为优化选线的基准，从危险品、道路特征、伤亡人员、运输环境、应急能力、运输成本等方面构建了危险品道路运输路径优化评价指标体系，重点研究了单目标比例权重法选线和多目标Pareto最优化选线两种路径优化方法，采用权数调整节点标号算法和边线标号算法搜索最小运输事故率路径和最少影响区人员总数路径；分析了气象条件对路径优化选线的影响以及时间因素与危险品运输事故率和影响区人员密度的关系，提出了具有时变属性的影响区人员伤亡风险评价模型，可搜索最佳运输时间的最小人员伤亡风险路径，并进一步探讨了时变随机运输网的路径优化选线评价模型。以天津地区液氯道路运输为例，定量评估了液氯运输过程泄漏事故率和灾难性事故后果以及人员伤亡风险和运输环境风险，优化决策最小运输风险和最低运输成本路径，有效降低了液氯运输灾难性事故风险，并以ArcGIS系统实现了可视化选线分析。实例研究表明：面向运输道路特征的人员伤亡风险评价模型能够较准确地反映危险品运输过程的风险水平，以路径沿线影响区人员风险大小为基准的路径优化评价模型在解决危险品道路运输风险分析和路径优化评价的不确定性和简化计算方面是科学的、合理的，具有良好的可操作性，可为危险品监管部门和运输企业提供选线决策技术支持。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录与符号说明

声明

第一章前言

1.1研究背景

1.2研究目的和意义

1.3研究内容和方法

1.4论文结构

第二章文献综述

2.1危险品运输管理概述

2.1.1国外危险品运输管理

2.1.2国内危险品运输管理

2.2危险品运输风险研究概述

2.2.1国外危险品运输风险研究

2.2.2国内危险品运输风险研究

2.2.3危险品运输事故率与影响范围

2.2.4危险品运输风险理论与评价方法

2.3危险品运输路径优化概述

2.3.1国内外危险品运输路径优化研究

2.3.2确定危险品运输安全路径的方法

2.4危险品运输风险分析软件与选线决策系统

2.5存在主要问题及发展趋势

2.6本章小结

第三章危险品道路运输典型事故案例分析与风险因素研究

3.1危险品道路运输典型事故案例分析

3.1.1国外危险品道路运输事故统计分析

3.1.2国内危险品道路运输事故统计分析

3.1.3危险品道路运输事故原因及其对策

3.2危险品道路运输系统构成

3.3危险品道路运输事故风险因素研究

3.3.1危险品

3.3.2运输路径风险影响因素

3.3.3非运输路径风险影响因素

3.4本章小结

第四章危险品道路运输风险分析方法研究

4.1危险品道路运输风险基本概念

4.1.1危险品道路运输风险定义

4.1.2危险品道路运输事件与运输事故

4.2危险品道路运输风险评价程序与评价模型

4.2.1危险品道路运输风险评价程序

4.2.2危险品道路运输风险评价模型性质与假设条件

4.2.3现有危险品道路运输风险评价模型

4.2.4侧重后果的危险品运输避灾风险评价模型

4.2.5基于运输事故率改进后的风险评价模型

4.3危险品道路运输事故率与泄漏事故率的确定

4.3.1危险品道路运输事故率

4.3.2给定运输事故率下的条件泄漏概率

4.3.3危险品道路运输泄漏事故率

4.3.4危险品道路运输事故率改进模型

4.4危险品道路运输事故后果的确定

4.4.1危险品运输泄漏事故幕景

4.4.2危险品运输事故死亡人数模型

4.4.3危险品运输事故影响范围确定方法

4.4.4危险品运输事故影响人数模型

4.5危险品道路运输路径优化的风险评价模型

4.5.1人员伤亡风险评价模型

4.5.2环境敏感区风险评价模型

4.5.3危险品道路运输风险分级指数评价模型

4.5.4个人风险和社会风险计算模型

4.5.5危险品道路运输可接受风险标准

4.6本章小结

第五章危险品道路运输路径优化评价指标及量化方法研究

5.1危险品道路运输路径优化基本问题

5.1.1路径优化内涵

5.1.2路径优化特点及原则

5.1.3路径优化基本方法

5.1.4路径优化基本程序

5.1.5路径优化管理模式

5.2危险品道路运输路径优化评价指标体系

5.2.1路径优化评价要素

5.2.2路径优化评价指标构建原则

5.2.3路径优化评价指标体系

5.2.4路径优化评价指标定量评价方法

5.3危险品道路运输路径优化评价方法研究

5.3.1路径优化选线标准与分类

5.3.2FHWA选线程序

5.3.3单目标比例权重法选线

5.3.4多目标Pareto最优选线

5.3.5约束最优化选线

5.4危险品道路运输路径优化算法

5.4.1单目标选线算法

5.4.2多目标选线算法

5.5危险品道路运输动态路径优化分析

5.5.1气象条件下的路径优化分析

5.5.2时变条件下的影响区人员伤亡风险评价

5.5.3时变随机运输网的路径优化决策

5.6本章小结

第六章实例研究

6.1液氯道路运输区域概况

6.1.1研究区域特征

6.1.2交通运输状况

6.2液氯道路运输风险分析

6.2.1液氯危险性分析

6.2.2液氯运输路径分段

6.2.3泄漏事故率的确定

6.2.4泄漏事故后果的确定

6.2.5影响区人员伤亡风险分析

6.2.6环境敏感区风险分析

6.2.7个人风险和社会风险定量评估

6.3液氯道路运输路径优化选线

6.3.1路径优化定量评价指标

6.3.2单目标路径优化选线

6.3.3多目标路径优化选线

6.4本章小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.1.1研究工作总结

7.1.2主要结论

7.1.3主要创新点

7.2建议和展望

参考文献

致谢

个人简历与发表学术论文