当前我国铁路正处于快速发展时期,各种线路复杂多样。铁路正在朝着货运重载化、客运快速化、运输便捷化、服务人性化方向发展。但随着铁路的快速发展建设,铁路突发事件时有发生,给人们的生产生活和社会带来了严重威胁,提高对突发事件的应急处置能力刻不容缓。铁路突发事件应急管理理论是保证铁路生产运输正常运行的重要基石,科学进行应急救援的理论指导。如何提高和完善应急管理理论,有效处置突发事件所造成的灾难,预防事件的发生,是当前研究的一个热门问题。本文综合应用Petri网、运筹学、马尔科夫过程等多学科知识,用定性分析和定量分析的研究方法,探讨了应急预案和物资调度两个问题。工作流程研究的方法有多种,而Petri网对于离散系统的建模分析是一种强有力的工具。铁路突发事件的应急处置具有工作流程的特点,Petri网理论可以把应急救援系统用图形和数学的方式表现出来,对应急预案流程建立Petri网模型,用关联矩阵或者马尔科夫过程对模型进行定量计算和有效性分析。本文选择Petri网工具对应急救援系统建模和分析。综合当前铁路突发事件应急预案的国内外研究现状,运用应急管理的方法对应急预案进行系统的研究。首先阐述了突发事件、应急预案等一些概念。分析了铁路突发事件的原因、特点、基本应急属性。从预案体系、组织结构和应急决策等方面,分析了应急救援过程中的接警流程、应急救援处置流程和后期处置流程,并对以上三个阶段的工作内容和相互关系进行了详细的描述。在此基础上,分析出每个工作流程的关键要素,构建出理论框架,应用Petri网理论,将各部分的工作内容和Petri网元素一一对应,建立Petri网模型。并对模型中的要素进行说明,最后得出应急救援整个过程的Petri网模型。在建立应急预案Petri网模型的基础上,应用Petri网的性质,对模型进行等价化简处理。计算出模型的关联矩阵和S_不变量,对模型进行定量分析;同构出模型的马尔科夫链,进行有效性分析,满足Petri网的活性、可达性和有界性。最后研究了应急预案中物资调度动静态配置问题。考虑在应急物资非恒定速率消耗条件下,以应急开始时间最短和应急岀救点数目最少为目标,构建出双层目标优化模型,设计出遍历搜索算法求解,并应用仿真算例对模型和算法进行验证。