李红伟:灾害天气下的大型桥梁交通风险分析理论研究

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大型桥梁是连接两个区域的重要通道,灾害天气给桥梁的使用者、管理者和政府部门造成生命、财产、环境及形象的损失。风险分析理论是降低桥梁运营损失的有效方法。灾害天气下大型桥梁风险分析的主要内容包括:辨识灾害天气下桥梁运营系统的风险源,解析灾害天气下桥梁运营风险形成机理,并对风险源分级;分析桥梁运营系统中承灾体的种类和损失核算模型,划分风险等级;确定风险输出内容,建立灾害天气下桥梁运营风险评估模型,为大桥管理者和政府提供制定救援措施的必要信息,进而降低灾害天气给桥梁运营造成的损失,维护管理者和政府的形象。因此,灾害天气下大型桥梁运营风险分析具有重要的理论和实践意义。然而,我国灾害天气下大型桥梁运营风险的研究刚刚起步,尚未形成系统的研究体系;缺少系统有效的风险源识别方法,风险源分级主观性强;承灾体分析中,缺少对社会方面的分析,桥梁运营风险等级的划分缺少理论基础;尚未确定桥梁运营风险救援方案所需的信息,构建的风险评估模型主观性较强,且不能对桥梁的运营状态进行动态实时的预测。针对以上问题,本文在以下几个方面展开研究:

(1)建立了桥梁运营风险分析的基本体系 在对风险的定义与内涵进行归纳总结的基础上,明确了灾害天气下大型桥梁运营风险的概念、基本属性和特征;基于系统工程理论,利用风险交流的方法,从桥梁运营的性能、功能和风险救援三个方面分析了桥梁运营风险分析的需求;基于多米诺效应,分析了桥梁运营风险的衍化过程;根据桥梁运营风险的周期性发展规律,将桥梁运营风险评估划分为风险影响评估、预评估、实时评估、后评估四个阶段。

(2)制定了桥梁运营风险分析数据采集方法 分析了桥梁运营系统不同群体的特征,采用分层等距抽样的调查方法获取研究所需的数据;通过预调查的方式确定了问卷的有效回收率和最大方差,对问卷进行改进;对已有的交通问卷调查方法进行总结,确定了样本量计算所需的极限误差和置信度;利用方差公式计算出调查样本量。

(3)构建了风险源识别方法 基于博德事故致因理论和北川彻三事故致因连锁理论,提出了桥梁运营风险源识别的方法,并识别出风险源;分析了各种风险源对桥梁运营造成影响的机理;通过分析车型比例与速度、速度差的关系,制定了车型比例等级划分标准;根据流量和行程时间的关系,制定了交通量的等级划分标准。

(4)运营形象的易损性分析 基于系统工程理论,分析了桥梁运营系统中承灾体的种类和桥梁运营风险的实质;利用统计理论,构建了桥梁风险新闻报道的时间序列模型;基于流言强度公式,建立了桥梁运营形象损失评价模型。

(5)划分桥梁运营风险等级 以运营安全、运营效率、运营环境和运营形象为聚类指标,利用层次聚类模型对桥梁运营风险等级进行了划分,给出了各个指标的数值范围,制定了桥梁运营风险等级的多指标划分标准。

(6)建立桥梁运营风险评估模型 确定了桥梁运营风险评估模型输出的信息;基于模糊理论,构建了基于排序赋值的FAHP桥梁运营风险预评估模型,并按影响因素对桥梁运营影响贡献度由大到小的顺序排序;基于概率论,建立了基于主成分Logit的桥梁运营风险的预评估模型;基于图论和概率论,构建了离散DBN的桥梁运营风险的实时评估模型;通过实例论证了以上风险评估模型的有效性。

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