انتخاب استراتژی بهینه برای بهبود تاب‌آوری شبکه حمل و نقل با در نظر گرفتن عدم قطعیت برای موعد زمانی وقوع تهدید

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی عمران، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران. دانشکده فنی دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران

چکیده

از بین تعاریف متعدد ارائه شده برای مفهوم تاب‌آوری شبکه های حمل و نقل، در این مقاله به شاخص ( ) پرداخته می شود.  یک شاخص نوآورانه برای سنجش تاب‌آوری است . با توجه به عدم قطعیت موجود در دوره پیش از بحران در خصوص پیش بینی دقیق موعد زمانی وقوع تهدید در این مقاله ضریبی با عنوان ضریب کارایی پیاده‌سازی استراتژی  مبتنی بر دو شاخص جدید زمان و فرم منحنی زمان-تاب آوری ارائه شده و با استفاده از آن شاخص ( ) اصلاح می گردد. در انتهای مقاله یک مثال عددی ارائه شده است . در این مثال 9 سبد مختلف با عنواین (R)، (B)، (R+B) ، ( )، ( )، ( + )، ( )، ( ) و ( + )، انتخاب شده و مقادیر  ، ( ) و شاخص اصلاح شده ( )، برای تمامی این سبدها مقایسه می شوند. نتایج این مثال نشان داد، اگر مبنای انتخاب سبد بهینه ، WIPW باشد، سبد R و در صورت انتخاب بر مبنای ( )، سبد ( ) انتخاب می گردد. مقایسه پل های انتخاب شده در سبدهای R و ، نشان می‌دهد که پل L-M از سبد R حذف شده و پل G-H در سبد  جایگزین آن شده است. جایگزینی این دو پل سبب شد تا شاخص زمان پیاده سازی از مقدار 1128/1 برای سبد R به مقدار 1643/1 برای سبد  و شاخص فرم منحنی از مقدار 0201/1 برای سبد R به مقدار 0213/1 برای سبد  و در نهایت کارایی پیاده‌سازی از 1352/1 برای سبد R به 1852/1 برای سبد  بهبود یابند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Selecting The Optimal Strategy To Improve The Resilience Of The Transportation Networks By Considering The Uncertainty In The Occurrence Time Of The Disruptive Events

نویسندگان [English]

  • Mehdi Dezfuli Nezhad 1
  • Reza Raoufi 2
  • Ahmad Dalvand 3
1 PhD candidate, Department of Civil Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
3 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran. Department of Engineering, Lorestan University, Khorramabad, Iran
چکیده [English]

Among the several definitions for the resilience of transport networks, this paper deals with the (WIPW). WIPW is an innovative metric for measuring the resilience of transport networks. Due to the uncertainty in occurrence time of the disruptive events in the pre-crisis stage, in this paper, based on two new indicators: (1) time and (2) the form of the time-resilience diagram, a coefficient called the strategy implementation efficiency E (λi) is presented and using it, the (WIPW) is modified. At the end of the paper, a numerical example is provided, in the example, 9 different portfolios referred to as (R), (B), (R + B), (R ̃), (B ̃), (R ̃ + B ̃), (R*), (B*) and (R* + B*), are selected and for all the portfolios E (λi), (WIPW) and the modified () are compared. The results showed that if the optimal portfolio is selected based on WIPW and WIPW the R, and (R ̃) is selected as optimal portfolio respectively. Comparison of the selected bridges in R and R ̃ shows that the L-M Bridge in R has been replaced by G-H in R ̃. The replacement of these two bridges changed the implementation time index from 1.1128 for R to 1.1643 for R ̃ and the diagram form index from 1.0201 for R to 1.0213 for R ̃ and Finally, the implementation efficiency will be improved from 1.1352 for R to 1.1852 for R ̃.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Strategy
  • Optimization
  • Resilience
  • Bridges
  • Transportation network
- رهگذر, محمد علی, حق شناس, حسین, رحیمی, شیرین, بیرژندی, صالحه. (1397). اولویت بندی پل ها در عملکرد ترافیکی شبکه معابر شهری مطالعه موردی : شبکه معابر شهر اصفهان. فصلنامه مهندسی حمل و نقل, 10(1), 1-17.
 
- شایانفر, محسنعلی, عباسلو, اسدالله, پهلوان, حسین, برخورداری, محمدعلی. (1399). ارزیابی احتمالاتی آسیب‌پذیری لرزه‌ای زیر ساخت‌های شبکه حمل و نقل با تأکید بر پل‌های عرشه جعبه‌ای بتن آرمه مستقیم و قوسی تحت تحریکات چندگانه. فصلنامه مهندسی حمل و نقل, 12(1), 41-62.
 
- طاهری امیری, محمدجواد, حقیقی, فرشید رضا, رحمانی فیروزجائی, علی, همتیان, میلاد, جواهری بارفروشی, مائده. (1397). تخصیص بهینه تعمیرات و نگهداری پلهای استان مازندران در شرایط محدودیت بودجه با استفاده از الگوریتم ژنتیک. فصلنامه مهندسی حمل و نقل, 10(2), 199-211.
 
- Argyroudis, S., Hofer, L., Zanini, M. A., & Mitoulis, S. A. (2019, June). Resilience of critical infrastructure for multiple hazards: Case study on a highway bridge. In ICONHIC 2019 2nd International Conference on Natural Hazards & Infrastructure (pp. 23-26).
 
- Banerjee, S., Vishwanath, B. S., & Devendiran, D. K. (2019). Multihazard resilience of highway bridges and bridge networks: a review. Structure and Infrastructure Engineering, 15(12), 1694-1714.
 
- Bruneau, M., Chang, S. E., Eguchi, R. T., Lee, G. C., O’Rourke, T. D., Reinhorn, A. M., ... & Von Winterfeldt, D. (2003). A framework to quantitatively assess and enhance the seismic resilience of communities. Earthquake spectra, 19(4), 733-752.
 
- Frangopol, D. M., & Bocchini, P. (2011). Resilience as optimization criterion for the rehabilitation of bridges belonging to a transportation network subject to earthquake. In Structures Congress 2011 (pp. 2044-2055).
 
- Frazier Sr, E. R., Nakanishi, Y. J., & Lorimer, M. A. (2009). Surface Transportation Security, Volume 14: Security 101: A Physical Security Primer for Transportation Agencies (No. Project 20-59 (28)).
 
- Hosseini, S., Barker, K., & Ramirez-Marquez, J. E. (2016). A review of definitions and measures of system resilience. Reliability Engineering & System Safety, 145, 47-61.
 
- Ip, W. H., & Wang, D. (2009, April). Resilience evaluation approach of transportation networks. In 2009 International Joint Conference on Computational Sciences and Optimization (Vol. 2, pp. 618-622). IEEE.
- Ip, W. H., & Wang, D. (2011). Resilience and friability of transportation networks: evaluation, analysis and optimization. IEEE Systems Journal, 5(2), 189-198.
 
- Kameshwar, S., Cox, D. T., Barbosa, A. R., Farokhnia, K., Park, H., Alam, M. S., & van de Lindt, J. W. (2019). Probabilistic decision-support framework for community resilience: Incorporating multi-hazards, infrastructure interdependencies, and resilience goals in a Bayesian network. Reliability Engineering & System Safety, 191, 106568.
 
- Karamlou, A., & Bocchini, P. (2014). Optimal bridge restoration sequence for resilient transportation networks. In Structures Congress 2014 (pp. 1437-1447).
 
- Li, Z., Jin, C., Hu, P., & Wang, C. (2019). Resilience-based transportation network recovery strategy during emergency recovery phase under uncertainty. Reliability Engineering & System Safety, 188, 503-514.
 
- Liu, C., Fan, Y., & Ordóñez, F. (2009). A two-stage stochastic programming model for transportation network protection. Computers & Operations Research, 36(5), 1582-1590.
 
- Liu, Y., McNeil, S., Hackl, J., & Adey, B. T. (2020). Prioritizing transportation network recovery using a resilience measure. Sustainable and Resilient Infrastructure, 1-12.
 
- Merschman, E., Doustmohammadi, M., Salman, A. M., & Anderson, M. (2020). Postdisaster decision framework for bridge repair prioritization to improve road network resilience. Transportation research record, 2674(3), 81-92.
 
- Ray, J. C. (2007). Risk-based prioritization of terrorist threat mitigation measures on bridges. Journal of Bridge Engineering, 12(2), 140-146.
- Soltani-Sobh, A., Heaslip, K., Scarlatos, P., & Kaisar, E. (2016). Reliability based pre-positioning of recovery centers for resilient transportation infrastructure. International Journal of Disaster Risk Reduction, 19, 324-333.
 
- Sun, W., Bocchini, P., & Davison, B. D. (2020). Resilience metrics and measurement methods for transportation infrastructure: the state of the art. Sustainable and Resilient Infrastructure, 5(3), 168-199.
 
- Twumasi-Boakye, R., & Sobanjo, J. O. (2019). A computational approach for evaluating post-disaster transportation network resilience. Sustainable and Resilient Infrastructure, 1-17.
 
- Vugrin, E. D., Turnquist, M. A., & Brown, N. J. (2014). Optimal recovery sequencing for enhanced resilience and service restoration in transportation networks. International Journal of Critical Infrastructures, 10(3-4), 218-246.
 
- Wan, C., Yang, Z., Zhang, D., Yan, X., & Fan, S. (2018). Resilience in transportation systems: a systematic review and future directions. Transport reviews, 38(4), 479-498.
 
- Yu, R., Chen, L., Fang, Q., & Huan, Y. (2018). An improved nonlinear analytical approach to generate fragility curves of reinforced concrete columns subjected to blast loads. Advances in structural engineering, 21(3), 396-414.
 
- Zhang, W., & Wang, N. (2016). Resilience-based risk mitigation for road networks. Structural Safety, 62, 57-65.
 
- Zhang, W., Wang, N., & Nicholson, C. (2017). Resilience-based post-disaster recovery strategies for road-bridge networks. Structure and Infrastructure Engineering, 13(11), 1404-1413.
 
- Zhou, Y., Wang, J., & Yang, H. (2019). Resilience of transportation systems: concepts and comprehensive review. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 20(12), 4262-4276.