CN112861383B - 铁路车站抗震韧性评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路车站抗震韧性评估方法及系统,其中,该方法包括:通过实际考察分析确定铁路车站的主要功能及相关子系统,通过逻辑分析建立铁路车站功能需求关系结构模型,进而利用置信规则库方法分析和量化各部分子系统和车站功能之间的关系,估计各子系统的损坏状态与车站功能损失的关系,再根据基于该置信规则库的灵敏度分析确定修复路径,根据修复路径和各子系统的损坏状态与车站功能损失的关系计算车站功能的抗震韧性。该方法实现了铁路车站系统震后功能即时损失和恢复过程中功能的量化分析,可为发展提升铁路车站韧性决策模型提供理论基础,进而能够保障人民生命财产安全,提高抵御地震风险和灾后恢复能力。
Description
技术领域
本发明涉及抗震韧性评估技术领域,特别涉及一种铁路车站抗震韧性评估方法及系统。
背景技术
随着我国在《中长期铁路网规划》中提出的:“在‘四纵四横’高速铁路的基础上,增加客流支撑、标准适宜、发展需要的高速铁路,部分利用时速200公里铁路,形成以‘八纵八横’主通道为骨架、区域连线衔接、城际铁路补充的高速铁路网络,实现省会城市高速铁路通达、区际之间高效便捷相连”,以客运为主要功能的客运专线陆续引入既有铁路枢纽,伴随客运量的大幅增长,数十座大型高速铁路客运站也相继投用。铁路客运站作为铁路系统中重要的组成部分,铁路运输网络中的关键节点之一,承担着实现旅客便捷换乘、舒适出行、高效大量运输的重要任务,犹如铁路交通运输的咽喉、旅客发送的瓶颈。
另一方面,我国作为世界上自然灾害最严重的国家之一,随着经济社会发展和城市化进程的加快,在保障地震灾后安全的基础上,衡量各工程系统及城市灾后维持或恢复原有功能的“韧性”成为热门课题。“韧性”这一概念十分贴合我国现阶段的防灾减灾需求,2005年国际减灾会议确认将韧性纳入灾害议程中的重要性,并提出“灾害响应”的理念,2017年中国将“韧性城乡”列为“国家地震科技创新工程”四大计划之一,也是“自然灾害防治九大工程”建设的重点指导方向,对于提高我国城市抵御地震风险和灾后恢复能力,保障国家重大战略的实施和人民生命财产安全具有重大意义。
在当前的抗震研究领域,理论分析和定量评估主要集中于单体结构和各个基础设施系统在地震灾害作用下的即时灾害风险评估。而“韧性”这一概念还要考虑灾后研究对象功能的损失和灾后是否可以迅速恢复功能。换句话说,“铁路车站抗震韧性”的定量评估既需要计算地震灾害后即时的功能水平,又需要分析灾后的恢复过程和实时功能水平,但这是一个技术难题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本发明的一个目的在于提出一种铁路车站抗震韧性评估方法,该方法能够提高铁路车站韧性、进而保障人民生命财产安全,提高抵御地震风险和灾后恢复能力。
本发明的另一个目的在于提出一种铁路车站抗震韧性评估系统。
为达到上述目的,本发明一方面实施例提出了铁路车站抗震韧性评估方法,包括以下步骤:步骤S1,确定铁路车站的各项功能、支持各项功能的子系统、以及各项功能与子系统关系;步骤S2,基于专家经验逻辑分析所述子系统之间的供给相关关系,以建立铁路车站功能需求关系结构模型;步骤S3,基于所述铁路车站功能需求关系结构模型,建立并利用置信规则库分析和量化所述各项功能与子系统关系,以估计子系统功能关系;步骤S4,基于所述子系统功能关系,利用所述置信规则库对所述子系统进行灵敏度分析确定震后子系统修复路径;步骤S5,根据所述震后子系统修复路径和历史运维记录确定需要修复的每个子系统实际损坏状态所需的修复时间,逐步修复每个损坏的子系统,根据所述置信规则库计算不同时刻的剩余功能,直至所有子系统逐步恢复完成,得到总修复时间,通过所述总修复时间和所述剩余功能绘制震后时间-功能曲线图,根据所述震后时间-功能曲线图计算抗震韧性值。
本发明实施例的铁路车站抗震韧性评估方法,通过分析铁路车站各基础设施系统的相互作用关系,以确定站内各基础设施系统对车站功能的影响情况,进而根据分析得出震后对于功能恢复最优的修复路径,最后根据最优修复路径计算铁路车站的韧性值,为发展提升铁路车站韧性决策模型提供理论基础,进而保障人民生命财产安全,提高抵御地震风险和灾后恢复能力。
另外,根据本发明上述实施例的铁路车站抗震韧性评估方法还可以具有以下附加的技术特征:
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述各项功能包括客运功能及货运功能,支持所述客运功能和所述货运功能的子系统包括消防系统、暖通空调系统、照明系统、给排水系统、电力系统、车站信息系统、换乘通道空间、行包通道空间和行车控制系统。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S2具体包括:通过专家经验逻辑分析各个子系统的运行条件及提供的价值,以确定所述各项功能的直接子系统运行条件;再确定各个子系统运行的必要条件,根据所述直接子系统运行条件和必要条件建立下层支持上层子系统的铁路车站功能需求关系结构模型。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S3中根据所述铁路车站功能需求关系结构模型初步建立子系统与各项功能的置信规则库,再通过获取运维检修数据对所述置信规则库中规则进行修正,得到各子系统处于不同运行状态与车站功能的具体量化关系,以估计所述子系统功能关系。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S4具体包括:将各子系统中的运行状态分别设置为停止运行,并将其他子功能的运行状态设置为正常运行;计算每个子系统单独损坏情况下的车站震后剩余功能,并将造成所述车站震后剩余功能由低到高的子系统进行排序,得到所述震后子系统修复路径。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述步骤S5具体包括:以铁路车站震后即时损坏状态为初始状态,以所述震后子系统修复路径确定子系统修复顺序,结合所述历史运维记录确定各子系统不同损坏状态对应的修复时间;根据置信规则库计算不同时刻铁路车站的剩余功能,直至所有子系统恢复完成,得到总修复时间,通过所述总修复时间和所述剩余功能绘制震后时间-功能曲线图;根据所述震后时间-功能曲线图和韧性计算公式计算所述抗震韧性值。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述抗震韧性的计算公式为:
其中,Q(t)为随时间变化的功能函数,tOE为地震发生时间,TLC为恢复过程所耗费的总时间。
为达到上述目的,本发明另一方面实施例提出了铁路车站抗震韧性评估系统,包括:车站功能分析模块,用于确定铁路车站的各项功能、支持各项功能的子系统、以及各项功能与子系统关系;车站系统建模模块,用于基于专家经验逻辑分析所述子系统之间的供给相关关系,以建立铁路车站功能需求关系结构模型;确定子系统功能关系模块,用于基于所述铁路车站功能需求关系结构模型,建立并利用置信规则库分析和量化所述各项功能与子系统关系,以估计子系统功能关系;确定恢复路径模块,用于基于所述子系统功能关系,利用所述置信规则库对所述子系统进行灵敏度分析确定震后子系统修复路径;计算抗震韧性模块,用于根据所述震后子系统修复路径和历史运维记录确定需要修复的每个子系统实际损坏状态所需的修复时间,逐步修复每个损坏的子系统,根据所述置信规则库计算不同时刻的剩余功能,直至所有子系统逐步恢复完成,得到总修复时间,通过所述总修复时间和所述剩余功能绘制震后时间-功能曲线图,根据所述震后时间-功能曲线图计算抗震韧性值。
本发明实施例的铁路车站抗震韧性评估系统,通过分析铁路车站各基础设施系统的相互作用关系,以确定站内各基础设施系统对车站功能的影响情况,进而根据分析得出震后对于功能恢复最优的修复路径,最后根据最优修复路径计算铁路车站的韧性值,为发展提升铁路车站韧性决策模型提供理论基础,进而保障人民生命财产安全,提高抵御地震风险和灾后恢复能力。
另外,根据本发明上述实施例的铁路车站抗震韧性评估系统还可以具有以下附加的技术特征:
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述确定恢复路径模块具体包括:状态设置单元,用于将各子系统中的运行状态分别设置为停止运行,并将其他子功能的运行状态设置为正常运行;排序单元,用于计算每个子系统单独损坏情况下的车站震后剩余功能,并将造成所述车站震后剩余功能由低到高的子系统进行排序,得到所述震后子系统修复路径。
进一步地,在本发明的一个实施例中,所述计算抗震韧性模块具体包括:确定修复时间单元,用于以铁路车站震后即时损坏状态为初始状态,以所述震后子系统修复路径确定子系统修复顺序,结合所述历史运维记录确定各子系统不同损坏状态对应的修复时间;绘制单元,用于根据置信规则库计算不同时刻铁路车站的剩余功能,直至所有子系统恢复完成,得到总修复时间,通过所述总修复时间和所述剩余功能绘制震后时间-功能曲线图;计算单元,用于根据所述震后时间-功能曲线图和韧性计算公式计算所述抗震韧性值。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本发明一个实施例的铁路车站抗震韧性评估方法流程图;
图2是本发明一个实施例的铁路车站功能需求关系结构模型结构示意图;
图3是本发明一个实施例的铁路车站时间-功能曲线示意图;
图4是本发明一个实施例的铁路车站抗震韧性评估系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的铁路车站抗震韧性评估方法及系统,首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的铁路车站抗震韧性评估方法。
图1是本发明一个实施例的铁路车站抗震韧性评估方法流程图。
如图1所示,该铁路车站抗震韧性评估方法包括以下步骤:
在步骤S1中,确定铁路车站的各项功能、支持各项功能的子系统、以及各项功能与子系统关系。
其中,各项功能包括客运功能及货运功能,支持客运功能和货运功能的子系统可以包括消防系统、暖通空调系统、照明系统、给排水系统、电力系统、车站信息系统、换乘通道空间、行包通道空间和行车控制系统。
具体地,根据实际情况确定铁路车站的功能主要有客运和货运功能,通常铁路车站的几大系统分别是消防、暖通空调、照明、给排水系统、电力、结构系统,以及支持高铁站车辆信息发布和查询、验票、旅客引导显示等的车站信息系统,支持列车技术的信号、联锁等控制台提供的功能。
在步骤S2中,基于专家经验逻辑分析子系统之间的供给相关关系,以建立铁路车站功能需求关系结构模型。
进一步地,在本发明的一个实施例中,步骤S2具体包括:通过专家经验逻辑分析各个子系统的运行条件及提供的价值,以确定各项功能的直接子系统运行条件;再确定各个子系统运行的必要条件,根据直接子系统运行条件和必要条件建立下层支持上层子系统的铁路车站功能需求关系结构模型。
也就是说,在车站功能及所需子系统分析的基础上,通过专家经验逻辑分析各子系统的运行条件及提供的价值,确定保障铁路车站功能的直接子系统运行条件,再进一步确定各个子系统运行的必要条件,从而建立下层支持上层子系统的铁路车站功能需求关系结构模型,举例而言,如图2所示,建模的具体过程为:
(1)铁路车站的直接功能分别是客运功能、货运功能;
(2)满足客运功能需要满足旅客在站内的周转及列车的停发两个前提条件,满足货运功能则需要满足列车停发和货物周转条件;
(3)旅客站内周转需要车站提供候车服务及站内换乘服务,货物周转则需要站内行包通道的可用性;
(4)消防系统、暖通空调系统、照明系统、车站信息系统是保障乘客正常候车的直接条件,而消防系统的运行需要给排水系统的支持,暖通空调系统的运行需要给排水系统和电力系统的支持,照明系统和车站信息系统的运行也需要电力系统的支持,其中电力系统可以由正常电源即变配电站,或是应急电源支持;
(5)满足列车技术组织功能的直接子系统是给排水系统、照明系统、控制台,都需要电力系统的支持;
(6)满足货物周转功能的直接子系统是行包通道。
在步骤S3中,基于铁路车站功能需求关系结构模型,建立并利用置信规则库分析和量化各项功能与子系统关系,以估计子系统功能关系。
进一步地,在本发明的一个实施例中,步骤S3中根据铁路车站功能需求关系结构模型初步建立子系统与各项功能的置信规则库,再通过获取运维检修数据对置信规则库中规则进行修正,得到各子系统处于不同运行状态与车站功能的具体量化关系,以估计子系统功能关系。
具体地,基于铁路车站功能需求关系结构模型初步建立子系统与各项功能的置信规则库,用置信规则库方法确定子系统和功能间的量化关系,首先将各子系统的参考值分为“正常运行”、“停止运行”、和处于两者中间的“部分运行”对应不同的功能状态;基于铁路车站功能需求关系结构模型,由下层至上层,进一步根据每一子系统处于不同功能状态情况下对其上层子系统的状态影响建立置信规则,例如:
R1:If(变配电站is正常运行)
∧(应急电源is正常运行),Then{电力系统is(正常运行,100%)}
该式表述的意思为:置信规则库的第一条规则为当变配电站处于“正常运行”状态,且应急电源处于“正常运行”状态时,其上层电力系统的运行状态为“正常运行”的概率是100%;建立完整的置信规则库后,通过日常的子系统维修数据对规则中的推理参数进行优化。
在步骤S4中,基于子系统功能关系,利用置信规则库对子系统进行灵敏度分析确定震后子系统修复路径。
进一步地,在本发明的一个实施例中,步骤S4具体包括:将各子系统中的运行状态分别设置为停止运行,并将其他子功能的运行状态设置为正常运行;计算每个子系统单独损坏情况下的车站震后剩余功能,并将造成车站震后剩余功能由低到高的子系统进行排序,得到震后子系统修复路径。
具体地,本发明实施例利用灵敏度分析方法分析子系统的重要性,具体为将铁路车站功能需求关系结构模型中的每一个子系统的功能状态参考值设置为“停止运行”,同时将其他子系统功能设置为“正常运行”,再根据置信规则库计算铁路车站功能,计算所得结果如:{车站功能is[(正常运行,x%),(部分运行,y%),(停止运行,z%)]},其中x+y+z=100;将“正常运行”赋值为1,“部分运行”赋值0.5,“停止运行”赋值0,进一步计算车站的功能值作为该情况下铁路车站的剩余功能,计算公式为:
Q(t)=1×x%+0.5×y%+0×z%;
计算每一个子系统单独损坏情况下的车站灾后剩余功能后,将造成剩余功能由低到高的子系统进行排序,即造成剩余功能最低的子系统灵敏度最高,对保障车站功能作用最大,排在第一,造成剩余功能最高的子系统灵敏度最低,对保障车站功能作用最小,排在最后,这一排序就作为灾后子系统的修复顺序;若实际灾后某个子系统没有损坏,则在该子系统的前一排名子系统修复完成之后,修复该子系统的后一排名子系统;若“变配电所”系统灵敏度最高,则当实际地震灾害后变配电所系统损坏时就得到优先修复,而当变配电所系统未损坏时就优先修复灵敏度第二高的子系统,依次类推。
在步骤S5中,根据震后子系统修复路径和历史运维记录确定需要修复的每个子系统实际损坏状态所需的修复时间,逐步修复每个损坏的子系统,根据置信规则库计算不同时刻的剩余功能,直至所有子系统逐步恢复完成,得到总修复时间,通过总修复时间和剩余功能绘制震后时间-功能曲线图,根据震后时间-功能曲线图计算抗震韧性值。
进一步地,在本发明的一个实施例中,步骤S5具体包括:
以铁路车站震后即时损坏状态为初始状态,以震后子系统修复路径确定子系统修复顺序,结合历史运维记录确定各子系统不同损坏状态对应的修复时间;
根据置信规则库计算不同时刻铁路车站的剩余功能,直至所有子系统恢复完成,得到总修复时间,通过总修复时间和剩余功能绘制震后时间-功能曲线图;
根据震后时间-功能曲线图和韧性计算公式计算抗震韧性值。
其中,抗震韧性的计算公式为:
式中,Q(t)为随时间变化的功能函数,tOE为地震发生时间,TLC为恢复过程所耗费的总时间。
具体地,以震后铁路车站实际子系统功能状态为tOE时刻的初始状态,按照步骤S4中的系统灵敏度排序结合实际情况确定震后子系统修复路径,并结合以往的运维记录确定需要修复的各子系统实际损坏状态所需的修复时间ti(i=1,2,......n),i是需要修复的子系统,需要修复的损坏子系统共有n个;逐步修复各个损坏的子系统,根据置信规则库计算不同时刻车站的剩余功能Q(t),直至所有子系统逐步恢复完成,到达时间如图3所示,绘制铁路车站在灾后的时间-功能曲线图,韧性值的计算如下式:
式中,Q(t)表示随时间变化的功能函数,tOE表示地震发生的时间,TLC表示恢复过程所耗费的总时间。
下面以某一情景地震灾害作用下某铁路车站的震后损坏及恢复过程为例,结合图2详细描述本发明的具体实施过程:
步骤一,选定一个铁路车站作为研究对象,根据图2所示的铁路车站功能需求关系结构模型,结合该铁路车站站运营维修数据,得到该铁路车站优化的置信规则库;
步骤二,基于步骤一中的置信规则库,进行灵敏度分析,计算每单个子系统功能状态为“停止运行”时的车站剩余功能,将造成剩余功能由低到高的子系统进行排名,得到灵敏度排名,即子系统重要度排名,作为震后预备修复路径。
步骤三,根据车站实际地震损伤状况,将各子系统对应到相应的功能参考值,计算该状况下的车站剩余功能值Q(tOE);
步骤四,从以往该铁路车站的运维数据中得到对应于各子系统相应损坏状态的修复时间,基于步骤二中的震后预备修复路径对实际非“正常运行”状态的子系统进行修复;根据以往的运维记录,第一个损坏的子系统修复完成的时间为t1,计算此时的车站剩余功能Q(tOE+t1),第二个损坏的子系统修复完成的时间为t2,计算此时的车站剩余功能Q(tOE+t1+t2),依次类推,直到最后一个损坏的子系统修复完成,此时的车站剩余功能为Q(tOE+TLC)=1;将以上特征点绘制在横坐标为时间,纵坐标为剩余功能的坐标系中,根据震后救灾资源选择合适的函数连接各特征点,绘制如图3所示的时间-功能曲线图;结合图3根据韧性计算公式:计算该铁路车站在该次地震情况下的韧性。
根据本发明实施例提出的铁路车站抗震韧性评估方法,实现了铁路车站系统震后功能即时损失和恢复过程中功能的量化分析,即解决了灾后各单体结构和各个基础设施系统的机理及其量化的困难,为铁路车站韧性量化评估提供了关键技术;同时,为发展提升铁路车站韧性决策模型提供理论基础,进而保障人民生命财产安全,提高抵御地震风险和灾后恢复能力。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的铁路车站抗震韧性评估系统。
图4是本发明一个实施例的铁路车站抗震韧性评估系统的结构示意图。
如图4所示,该系统10包括:车站功能分析模块100、车站系统建模模块200、确定子系统功能关系模块300、确定恢复路径模块400和计算抗震韧性模块500。
其中,车站功能分析模块100用于确定铁路车站的各项功能、支持各项功能的子系统、以及各项功能与子系统关系。车站系统建模模块200用于基于专家经验逻辑分析子系统之间的供给相关关系,以建立铁路车站功能需求关系结构模型。确定子系统功能关系模块300用于基于铁路车站功能需求关系结构模型,建立并利用置信规则库分析和量化各项功能与子系统关系,以估计子系统功能关系。确定恢复路径模块400用于基于子系统功能关系,利用置信规则库对子系统进行灵敏度分析确定震后子系统修复路径。计算抗震韧性模块500用于根据震后子系统修复路径和历史运维记录确定需要修复的每个子系统实际损坏状态所需的修复时间,逐步修复每个损坏的子系统,根据置信规则库计算不同时刻的剩余功能,直至所有子系统逐步恢复完成,得到总修复时间,通过总修复时间和剩余功能绘制震后时间-功能曲线图,根据震后时间-功能曲线图计算抗震韧性值。
进一步地,在本发明的一个实施例中,确定恢复路径模块具体包括:状态设置单元,用于将各子系统中的运行状态分别设置为停止运行,并将其他子功能的运行状态设置为正常运行;排序单元,用于计算每个子系统单独损坏情况下的车站震后剩余功能,并将造成车站震后剩余功能由低到高的子系统进行排序,得到震后子系统修复路径。
进一步地,在本发明的一个实施例中,计算抗震韧性模块具体包括:确定修复时间单元,用于以铁路车站震后即时损坏状态为初始状态,以震后子系统修复路径确定子系统修复顺序,结合历史运维记录确定各子系统不同损坏状态对应的修复时间;绘制单元,用于根据置信规则库计算不同时刻铁路车站的剩余功能,直至所有子系统恢复完成,得到总修复时间,通过总修复时间和剩余功能绘制震后时间-功能曲线图;计算单元,用于根据震后时间-功能曲线图和韧性计算公式计算抗震韧性值
需要说明的是,前述对铁路车站抗震韧性评估方法的实施例的解释说明也适用于该系统,此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的铁路车站抗震韧性评估系统,实现了铁路车站系统震后功能即时损失和恢复过程中功能的量化分析,即解决了灾后各单体结构和各个基础设施系统的机理及其量化的困难,为铁路车站韧性量化评估提供了关键技术;同时,为发展提升铁路车站韧性决策模型提供理论基础,进而保障人民生命财产安全,提高抵御地震风险和灾后恢复能力。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种铁路车站抗震韧性评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,确定铁路车站的各项功能、支持各项功能的子系统、以及各项功能与子系统关系;
步骤S2,基于专家经验逻辑分析所述子系统之间的供给相关关系,以建立铁路车站功能需求关系结构模型;
步骤S3,基于所述铁路车站功能需求关系结构模型,建立并利用置信规则库分析和量化所述各项功能与子系统关系,以估计子系统功能关系,具体地,根据所述铁路车站功能需求关系结构模型初步建立子系统与各项功能的置信规则库,再通过获取运维检修数据对所述置信规则库中规则进行修正,得到各子系统处于不同运行状态与车站功能的具体量化关系,以估计所述子系统功能关系,其中,将各子系统的参考值分为“正常运行”、“停止运行”、和处于两者中间的“部分运行”对应不同的功能状态,基于铁路车站功能需求关系结构模型,由下层至上层,进一步根据每一子系统处于不同功能状态情况下对其上层子系统的状态影响建立所述置信规则库;
步骤S4,基于所述子系统功能关系,利用所述置信规则库对所述子系统进行灵敏度分析确定震后子系统修复路径,具体地,所述步骤S4具体包括:
将各子系统中的运行状态分别设置为停止运行,并将其他子功能的运行状态设置为正常运行;
计算每个子系统单独损坏情况下的车站震后剩余功能,并将造成所述车站震后剩余功能由低到高的子系统进行排序,得到所述震后子系统修复路径;
步骤S5,根据所述震后子系统修复路径和历史运维记录确定需要修复的每个子系统实际损坏状态所需的修复时间,逐步修复每个损坏的子系统,根据所述置信规则库计算不同时刻的剩余功能,直至所有子系统逐步恢复完成,得到总修复时间,通过所述总修复时间和所述剩余功能绘制震后时间-功能曲线图,根据所述震后时间-功能曲线图计算抗震韧性值,其中,所述韧性计算公式为:
其中,Q(t)为随时间变化的功能函数,tOE为地震发生时间,TLC为恢复过程所耗费的总时间。
2.根据权利要求1所述的铁路车站抗震韧性评估方法,其特征在于,所述各项功能包括客运功能及货运功能,支持所述客运功能和所述货运功能的子系统包括消防系统、暖通空调系统、照明系统、给排水系统、电力系统、车站信息系统、换乘通道空间、行包通道空间和行车控制系统。
3.根据权利要求1所述的铁路车站抗震韧性评估方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:
通过专家经验逻辑分析各个子系统的运行条件及提供的价值,以确定所述各项功能的直接子系统运行条件;再确定各个子系统运行的必要条件,根据所述直接子系统运行条件和必要条件建立下层支持上层子系统的铁路车站功能需求关系结构模型。
4.根据权利要求1所述的铁路车站抗震韧性评估方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括:
以铁路车站震后即时损坏状态为初始状态,以所述震后子系统修复路径确定子系统修复顺序,结合所述历史运维记录确定各子系统不同损坏状态对应的修复时间;
根据置信规则库计算不同时刻铁路车站的剩余功能,直至所有子系统恢复完成,得到总修复时间,通过所述总修复时间和所述剩余功能绘制震后时间-功能曲线图;
根据所述震后时间-功能曲线图和韧性计算公式计算所述抗震韧性值。
5.一种铁路车站抗震韧性评估系统,其特征在于,包括:
车站功能分析模块,用于确定铁路车站的各项功能、支持各项功能的子系统、以及各项功能与子系统关系;
车站系统建模模块,用于基于专家经验逻辑分析所述子系统之间的供给相关关系,以建立铁路车站功能需求关系结构模型;
确定子系统功能关系模块,用于基于所述铁路车站功能需求关系结构模型,建立并利用置信规则库分析和量化所述各项功能与子系统关系,以估计子系统功能关系,具体地,根据所述铁路车站功能需求关系结构模型初步建立子系统与各项功能的置信规则库,再通过获取运维检修数据对所述置信规则库中规则进行修正,得到各子系统处于不同运行状态与车站功能的具体量化关系,以估计所述子系统功能关系,其中,将各子系统的参考值分为“正常运行”、“停止运行”、和处于两者中间的“部分运行”对应不同的功能状态,基于铁路车站功能需求关系结构模型,由下层至上层,进一步根据每一子系统处于不同功能状态情况下对其上层子系统的状态影响建立所述置信规则库;
确定恢复路径模块,用于基于所述子系统功能关系,利用所述置信规则库对所述子系统进行灵敏度分析确定震后子系统修复路径,具体地,将各子系统中的运行状态分别设置为停止运行,并将其他子功能的运行状态设置为正常运行,计算每个子系统单独损坏情况下的车站震后剩余功能,并将造成所述车站震后剩余功能由低到高的子系统进行排序,得到所述震后子系统修复路径;
计算抗震韧性模块,用于根据所述震后子系统修复路径和历史运维记录确定需要修复的每个子系统实际损坏状态所需的修复时间,逐步修复每个损坏的子系统,根据所述置信规则库计算不同时刻的剩余功能,直至所有子系统逐步恢复完成,得到总修复时间,通过所述总修复时间和所述剩余功能绘制震后时间-功能曲线图,根据所述震后时间-功能曲线图计算抗震韧性值,其中,所述韧性计算公式为:
其中,Q(t)为随时间变化的功能函数,tOE为地震发生时间,TLC为恢复过程所耗费的总时间。
6.根据权利要求5所述的铁路车站抗震韧性评估系统,其特征在于,所述确定恢复路径模块具体包括:
状态设置单元,用于将各子系统中的运行状态分别设置为停止运行,并将其他子功能的运行状态设置为正常运行;
排序单元,用于计算每个子系统单独损坏情况下的车站震后剩余功能,并将造成所述车站震后剩余功能由低到高的子系统进行排序,得到所述震后子系统修复路径。
7.根据权利要求5所述的铁路车站抗震韧性评估系统,其特征在于,所述计算抗震韧性模块具体包括:
确定修复时间单元,用于以铁路车站震后即时损坏状态为初始状态,以所述震后子系统修复路径确定子系统修复顺序,结合所述历史运维记录确定各子系统不同损坏状态对应的修复时间;
绘制单元,用于根据置信规则库计算不同时刻铁路车站的剩余功能,直至所有子系统恢复完成,得到总修复时间,通过所述总修复时间和所述剩余功能绘制震后时间-功能曲线图;
计算单元,用于根据所述震后时间-功能曲线图和韧性计算公式计算所述抗震韧性值。
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