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《西南交通大学》 2003年
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山区铁路工务防洪决策技术研究

汤家法  
【摘要】: 西部大开发,要求西部地区的铁路能够提供更加连续、安全和高效的服务。而在我国西部广大的山区,婉蜒伸展的铁路往往是建在被认为是“铁路禁区”地带,经常受到滑坡、崩塌、泥石流、山洪等自然灾害的侵袭,铁路的连续安全运营受到严重威胁。铁路部门经过多年的研究,对铁路沿线水害的特征和规律有了较为深刻的认识,发展了诸如工程防治、生物防治等灾害防治技术,开展了水害监测、预警和预报技术研究。但山区铁路沿线自然条件复杂多变,沿线生态条件总体趋于恶化,灾害事件发生的频度和规模有加大的趋势,灾害的突发性、群发性强。这些散状分布、集中爆发的山地灾害往往使得铁路部门疲于应付,防不胜防。日趋严峻的防洪形势以及日益提高的安全要求对铁路防洪工作提出了更高的要求,工务部门作为铁路防洪的主要职能部门之一,是这种更高要求的直接体现者。工务防洪的核心任务有两个:一是要防止线路受到各类水害的侵袭,确保线路安全;二是要及时发现水害,有效阻止线路受损后导致的二次灾害事件。因此,围绕着工务防洪的核心任务,在前人研究工作的基础上,针对山区铁路水害发生发展规律和山区铁路自身特点,研究适合于工务防洪的决策技术,对于提高工务部门行车安全保障能力,确保铁路运营安全,有着重大的科学与实践意义。 本文研究内容围绕着铁路工务防洪的需要而展开,为工务部门提供了两大类防洪决策技术:其一是关于汛期行车安全保障技术,其二是关于水害防治规划的设计与优化技术。主要包括以下几个方面内容:结合成都铁路局多年的汛期雨量警戒的实践,比较系统地分析了雨量警戒制度的基本构成和运行模式,提出了雨量警戒制度警戒标准的指标体系,建立起警戒标准的制定方法与工作程式;运用可靠性理论与方法,构造了可靠性分析模型,对雨量警戒制度进行可靠性评估,从而在理论上证明该项安全保障制度是科学合理且高度可靠的;论文引入了一种全新的决策方法:可拓决策方法,结合铁路部门多年防灾实践积累的丰富经验和成熟技术,发展一种面向物元的泥石流灾害防治方案的设计、比选和优化的可拓模式和方法;论文将可拓工程方法与空间数据挖掘技术相结合,以期能够形成对有关泥石流灾害信息的空间数据库进行深度挖掘和知识再发现、再表达能力,论文以美国ESRI公司的Arcview为技术平台,建设了一个 西南交通大学博士研究生学位论文 第11页 便于用户与系统交流、可视化表现结果的可拓空间数据挖掘工具,主要用于区 域泥石流的危险度区划。本文的研究工作,将基础理论与工程技术相结合,强 调成果的可操作性和技术的高可靠性,旨在为山区铁路工务部门提供具有一定 科学依据、可操作性强、可靠性高的相关决策技术,从整体上提高工务部门的 行车安全保障能力。论文的创新点主要表现在以下几个方面: (一)理论上的创新 可拓学是我国学者蔡文教授创建的具有原创性的一门新学科。本文将可拓学 基本理论与铁路泥石流防治理论相结合,建立起铁路泥石流灾害物元模型,形 成铁路泥石流灾害各种防治技术的可拓语义表述,提出了面向物元系统的铁路 泥石流灾害防治方案的设计思想,并就方案的比选和优化方法作了一定的探讨。 该研究为铁路泥石流防治的计算机智能决策研究做了开拓性工作。 (二)技术上的创新 本文在技术上的创新关于汛期行车安全保障技术:雨量警戒制度的制定与评 估,表现在:l)结合成都铁路局的实践,全面分析了现行雨量警戒制度基本构 成与运行模式,并对其关键技术:警戒标准的制订作了详细的讨论,形成了一 套制订“雨量警戒制度”完整的工作方法与工作程式。研究成果对于铁路部门 制定汛期安全行车安全对策具有普适意义。二)运用可靠性理论与方法对雨量警 戒制度进行可靠性评估。论文明确了雨量警戒制度的可靠性研究目标,全面分 析其可靠性研究特点,确定了可靠性度量方法,构造了可靠性分析模型,以成 昆(北段)铁路资料为输入条件,计算出在西南山区复杂多变的环境条件下, 其行车事故率仅有0刀9件/百万走行公里,从而在理论上论证了该项安全保障制 度是科学合理且高度可靠的。 (三)方法上的创新 数据挖掘技术(Data Mining)是目前国际上数据库领域和决策支持研究领 域的最前沿方向之一。作者首次将可拓工程方法与空间数据挖掘技术相结合, 是对空间数据挖掘方法的丰富,所构建的可拓空间分类器,初步形成了对泥石 流信息系统空间数据库进行深度挖掘和知识再发现、再表达能力。该分类方法 用于泥石流危险度区划,也是对泥石流危险度区划方法的创新。该成果作为研 究课题;北京山区泥石流防治及对策的一部分,通过了北京市水利局组织科研 成果鉴定,其中对本文所涉及到的内容评述为:“用可拓空间数据挖掘技术进行 泥石流危险度分区与进行泥石流预测预报方面取得创新性成果。”
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:U216

【参考文献】
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