不確定條件下危險貨物公路運輸風險分析、路徑選擇與網(wǎng)絡優(yōu)化研究.pdf

1、危險貨物是工業(yè)生產(chǎn)的原料、燃料或產(chǎn)品，現(xiàn)代社會不可缺少。但大多數(shù)危險貨物往往不是在它們的生產(chǎn)地點被使用，而是需要經(jīng)過較長距離的運輸才被使用或處置，危險貨物的公路運輸量巨大。然而，危險貨物容易在生產(chǎn)、貯存、運輸中引起泄漏、燃燒、爆炸、中毒等災害事故，對路徑兩側影響范圍內的財產(chǎn)和環(huán)境產(chǎn)生嚴重破壞，造成人身傷害、死亡以及人群疏散和交通中斷。因此，危險貨物運輸?shù)娘L險控制和安全保障問題成為當前社會各界關注的重點問題之一。而不確定條件下危險貨物運輸

2、的風險分析、路徑選擇和應急設施選址優(yōu)化，是保障危險貨物運輸安全的重要手段之一。
　　 本論文構建了不確定條件下危險貨物運輸相關路徑選擇、網(wǎng)絡優(yōu)化和設施選址的理論框架，為危險貨物運輸?shù)囊幌盗袥Q策問題提供了理論支持。本論文的研究內容主要包括以下幾個方面：
　　 (1)通過回顧危險貨物運輸風險度量和風險分析的既有文獻，總結了既有研究存在的問題。應用既有的研究成果，采用模糊集理論和模糊邏輯進行危險貨物運輸?shù)娘L險分析，分別引入了用

3、非參數(shù)核密度估計方法估計危險貨物運輸?shù)氖录实母怕史植?，以及用概率測度-可能性測度轉換公式建立風險參數(shù)的模糊數(shù)。分析了貝葉斯方法具有充分利用先驗信息和樣本信息的特點，提出采用貝葉斯方法估計危險貨物運輸?shù)娘L險參數(shù)。根據(jù)歷史經(jīng)驗數(shù)據(jù)和相關專家知識確定隨機變量的先驗分布，結合新樣本信息，最后估計危險貨物運輸事故次數(shù)等風險參數(shù)。介紹了粗糙集琿論的基本方法，闡述了粗糙集理論對危險貨物運輸風險分析的適用性。通過粗糙集理論的屬性重要度方法，識別出影響

4、危險貨物運輸事件發(fā)生的主要因素和次要因素。通過粗糙集理論的規(guī)則推琿方法，揭示了危險貨物運輸事件類型和嚴重程度與多個影響因素之間的“結果-原因”關系。
　　 (2)基于路段走行時間、風險的正態(tài)分布假設和對數(shù)正態(tài)分布假設以及既有的路徑屬性簡單累加形式，給出了路徑屬性概率分布的遞推形式。基于路徑屬性的概率分布，考慮時間窗約束和屬性可靠度約束，采用占優(yōu)準則最終確定占優(yōu)路徑。針對城市空間發(fā)展和危險貨物運輸沖突的情形，通過個人風險值和社會風

5、險值設定的閾值推算危險貨物運輸?shù)倪\輸量限制。進一步，依據(jù)運輸量限制，引入最小費用最大流方法求解從出發(fā)地到目的地的最小風險配流方案。
　　 (3)引入經(jīng)典的TSP問題，分析了路徑屬性均值和方差的既有遞推公式，推導了考慮走行風險和服務風險的風險屬性值遞推公式。為求解隨機、動態(tài)、帶時間窗約束的TSP問題，改進了Tsung-Sheng Chang等人的既有求解算法，設計了求解多目標的隨機、動態(tài)、帶時間窗旅行商問題的啟發(fā)式算法。針對更為復

6、雜的情形，引入VRP模型求解。
　　 (4)針對現(xiàn)實運輸網(wǎng)絡中，各個路段各種危險貨物的單位運輸風險和運輸費用具有隨機性且服從一定概率分布，基于雙層規(guī)劃理論構建了隨機風險和費用條件下運輸管理者和運輸者相互作用的隨機雙層規(guī)劃模型。設計了基于隨機模擬的遺傳算法求解模型，并進行了數(shù)值仿真研究?；趫D論和不確定規(guī)劃理論，構建了不確定條件下危險貨物運輸網(wǎng)絡設計的最小風險樹模型，第一階段求解最小風險樹問題，第二階段通過在最小風險樹上添加適當?shù)?/p>

7、路段，使運輸風險增加不多的條件下運輸費用顯著減小，從而求得令運輸管理者和運輸者滿意的危險貨物運輸方案。
　　 (5)構建了反應時間服從對數(shù)正態(tài)分布條件下，應急救援設施的的選址優(yōu)化模型。不僅考慮反應時間的隨機性，而且以需求點的受威脅人口數(shù)量和事件概率作為權重，增加救援設施的工作量約束和到達時間約束。模型以各救援設施覆蓋的需求點全部收益期望值最大作為目標，以各救援設施的位置和各救援設施分別覆蓋哪些需求點作為決策變量。結合危險貨物運輸