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近年来，随着城市的快速发展和人口的大量涌入，城市的规模变得越来越大，伴随而来的城市交通问题也日益突出。交通量的急剧增加以及交通堵塞、拥挤，交通事故等问题使得城市交通运行状况日趋下降，给城市交通带来严重困扰。地铁，以其自身运行方式的畅通、便捷等优点开始在城市交通中发挥着越来越重要的作用，然而地铁交通结构相对复杂，并且受到空间上的限制，日常保障和应急保障与公路交通相比更困难。国外一些城市地铁系统发生的恐怖袭击和各种运营事故给各国政府和地铁运营部门敲响了警钟，其应急保障问题已经成为地铁运营管理的焦点问题。基于对地铁应急问题研究的迫切需要，本文提出了地铁应急保障性问题，对地铁应急物流体中的关键问题进行了研究和建模分析。
本文首先从应急物流和系统可靠性理论的研究现状及国内外地铁运营现状入手展开分析，总结了国内外的一些地铁突发事件由于应急管理体系的缺陷造成的严重后果，并结合系统可靠性工程理论和应急物流体理论以及装备保障工作的实践提出了地铁保障性问题。同时按照应急物流体理论和地铁应急的实际情况对地铁应急事件进行了分类和分级，并对地铁应急物流体的运作模式和基本的地铁应急物流体模型进行了研究，为本文后续章节的研究提供了基础。本文在对地铁保障资源的需求模型和资源调度模型分析以后，研究了应急状态下保障各环节特征，并在此基础上建立了用于评价地铁应急保障物流体运作绩效的应急保障评价指标体系。
作为应急问题，地铁应急调度是本文研究的地铁应急物流体中重要问题之一。当发生突发事件时，地铁系统需要不同种类的应急资源对突发事件进行处理，如修复受损机车、救助受伤乘客等。本文在现有研究成果和前期调研工作的基础上，将地铁应急调度问题划分为资源运输调度问题和阶段任务调度问题。对于地铁应急资源调度问题，通过对经典模型的分析，建立了以时间性、可靠性和经济性为目标函数的调度模型，并对结果方案的可用性和实用性做了比较研究。对于任务调度问题，从基本的多阶段任务系统模型入手，在资源受限的条件下和一些合理假设的基础上结合算例建立了地铁应急任务调度模型，并给出算法优化了任务调度方案。并将其与资源无限状态下的任务调度方案进行了可靠度的比较。
可靠性是应急物流体一个非常重要的概率测度参数，可以有效的评价应急保障体系的绩效水平。可靠性作为应急物流体评价体系中仅次于时间维度的指标，是衡量应急物流体可用性的重要指标。本文在分析一般应急物流体可靠性计算方法的基础上，引入多阶段任务系统对地铁应急物流体进行可靠性分析，并建立了地铁应急物流体多阶段任务可靠性模型对给出的两类地铁应急事件分别进行了可靠度的计算，分析了两类事件处理过程中各阶段工作单元冗余数与可靠度之间的关系，找出地铁应急物流体运作过程中对系统可靠性影响相对大的任务阶段，给出了提高地铁应急保障能力的建议。
本文结合相关理论和城市地铁运营的实际情况，对地铁应急保障问题中的关键问题进行了深入的探讨和研究，对地铁应急管理部门在应急方案的决策、系统维修保障点的选取等方面的工作具有重要的指导意义和现实意义。