山区铁路桥梁与区域环境耦合协调测度及优化调控

摘要

山区铁路沿线地形复杂，桥梁占比高。为科学评估及优化山区铁路桥梁与区域环境协调状况，促进山区铁路桥梁与区域环境高质量协调发展，提出了一种山区铁路桥梁与区域环境耦合协调优化调控模型。在分析山区铁路桥梁与区域环境耦合作用的基础上，从设计视角构建山区铁路桥梁绿色设计要素及特征指标体系，并运用CRITIC法提取绿色设计关键要素；结合时间累积效应，以绿色设计关键要素为着手点，通过分析山区铁路桥梁可持续能力和环境承载水平，构建了山区铁路“桥梁–环境”复合系统耦合协调模型，对山区铁路桥梁与区域环境耦合协调程度进行测度，并以耦合协调指数最大化为目标函数建立反映“桥梁–环境”复合系统动态反馈机制的优化调控模型，运用粒子群优化算法求解，并提出了使山区铁路桥梁与区域环境向高质量协调发展的管控方案。优化结果表明，在保证“桥梁可持续能力≤环境承载水平”且获得偏离度最小的前提下，绿色设计关键要素优化比例分布于2%～40%，“桥梁–环境”耦合协调指数达到最大值622.4。该研究提高了桥梁与区域环境的协调发展水平，可为山区铁路桥梁与区域环境耦合协调状况评估及桥梁绿色设计提供新思路。

关键词

山区铁路桥梁 / 区域环境 / 耦合协调 / 关键要素 / 优化调控 / 粒子群算法