پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله فصلنامه علوم و مهندسی زلزله 2476-6097 12 4 2025 12 22 Evaluation and Prioritization of Seismic Retrofitting of Railway Infrastructures with Screening and Fuzzy TOPSIS Method (Case Study: Scope of Khorasan Railway Directorate) ارزیابی و اولویت‌بندی مقاوم‌سازی لرزه‌ای زیرساخت‌های راه‌آهن با روش ادغامی غربالگری و تاپسیس فازی (مطالعه موردی: محدوده اداره کل راه‌آهن خراسان) 67 85 718473 10.48303/bese.2024.2032651.1189 FA امیر حاجی میرزاجان دانش آموخته دکتری، گروه مهندسی صنایع، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران 0000-0003-0010-884X ابراهیم هادیزاده رئیسی دانشجوی دکتری، گروه مهندسی عمران، واحد آیت ا... آملی، دانشگاه آزاد اسلامی، آمل، ایران مؤید نوروزی دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی خطوط راه‌آهن دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران میلاد کاظمیان دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران گرایش راه ترابری، دانشگاه آزاد واحد شاهرود، شاهرود، ایران Journal Article 2024 07 24 <strong>Introduction</strong><br>Railways serve as the lifelines of any nation’s transportation network, playing a fundamental role in the socioeconomic development of a country by facilitating the mass movement of passengers and freight. Given their vast geographical span, these networks are inherently exposed to unpredictable natural hazards, with earthquakes posing the most severe threat. A major seismic event can lead to prolonged blockages in the railway network, causing catastrophic financial losses, operational disruptions, and potential casualties. Consequently, preserving the structural integrity and enhancing the seismic resilience of vital infrastructures such as stations, bridges, tunnels, and railway blocks is of paramount importance. Khorasan Razavi province, characterized by high seismic vulnerability, is one of Iran’s most strategic logistical hubs. The rail network under the jurisdiction of the Khorasan Railway General Directorate manages an immense volume of passenger traffic heading to the metropolis of Mashhad, alongside critical international freight transit via the Sarakhs border terminal. Thus, proactively retrofitting these infrastructures against seismic forces is a vital necessity.<br><strong> </strong><strong>Methodology</strong><br>Due to strict budgetary limitations and executive constraints, simultaneous retrofitting of the entire network is practically impossible. This necessitates a robust decision-making framework to evaluate and prioritize vulnerable assets. To address this, the present study proposes an integrated Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) approach under uncertainty. Initially, a panel of experts was convened to identify the most critical variables affecting structural vulnerability. Utilizing a Fuzzy Screening approach, the vast array of potential criteria was refined to pinpoint the most influential factors: seismic intensity of the region, proximity to active fault lines, infrastructural usage type (dedicated passenger, freight, or mixed-use), and the current structural resistance of the assets. Following criteria selection, the current state of each infrastructure category (stations, bridges, tunnels, and railway blocks) was linguistically evaluated by the expert panel using fuzzy logic to account for inherent human ambiguities. Furthermore, geospatial data mapping was employed to superimpose the province’s active faults and seismic intensity maps onto the Khorasan railway network topology. Finally, the Fuzzy Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution (Fuzzy TOPSIS) was applied to calculate the relative closeness coefficients and establish the final retrofitting priority matrix.<br><strong>Results and Discussion</strong><br>The computational findings derived from the Fuzzy TOPSIS analysis provided a clear hierarchical roadmap for structural interventions. Among the railway blocks, the Torbat-Abumoslem and Abumoslem-Kashmar segments exhibited the highest urgency for seismic retrofitting, registering closeness coefficients (CC) of 0.25 and 0.28, respectively. <br>In terms of underground structures, the assessment indicated that all three tunnels located within the Khorasan district require moderate retrofitting interventions, yielding a uniform closeness coefficient of 0.544. For the critical bridge infrastructures, the Attar Bridge (CC = 0.322) and the Shahid Motahari Bridge (CC = 0.447) were identified as highly vulnerable points demanding immediate engineering attention. Similarly, the structural evaluation of passenger hubs revealed that both Neyshabur and Shahid Motahari stations share an identical closeness coefficient of 0.322, placing them at the forefront of the station retrofitting queue.<br><strong> </strong><strong>Conclusion</strong><br>Overall, the synthesized results indicate that the railway axes stretching from Motahari Station to Mashhad, and from Mashhad toward Neghab, represent the most critical zones. Specifically, the intermediate blocks spanning from Fariman to Kashmar, alongside the Attar and Motahari bridges and the Neyshabur and Motahari stations, must be prioritized in the primary phases of the national seismic retrofitting budget allocation to ensure operational continuity and post-earthquake resilience. <span lang="AR-SA">راه‌آهن از ارکان حیاتی حمل‌ونقل است که وقوع زلزله می‌تواند منجر به اختلال طولانی‌مدت و بروز خسارات سنگین در زیر ساخت های ریلی شود؛ ازاین‌رو، ارتقای ایمنی و مقاوم‌سازی لرزه‌ای زیرساخت‌های ریلی شامل ایستگاه‌ها، پل‌ها، تونل‌ها و خطوط اهمیت بسزایی دارد. استان خراسان رضوی به دلیل لرزه‌خیزی بالا و نقش استراتژیک مسیر ریلی آن در جابه‌جایی انبوه مسافر (در محور مشهد- تهران) و ترانزیت بین‌المللی کالا (محور سرخس- بندرعباس)، نیازمند توجه ویژه است. با توجه به محدودیت منابع اقتصادی و اجرایی، این پژوهش با هدف ارزیابی و اولویت‌بندی مقاوم‌سازی لرزه‌ای زیرساخت‌های اداره کل راه‌آهن خراسان انجام شده است. در این مطالعه، ابتدا با بهره‌گیری از نظرات گروه خبرگان و رویکرد غربالگری فازی، معیارهای کلیدی شامل شدت لرزه‌خیزی، فاصله از گسل، نوع کاربری و وضعیت فعلی مقاومت زیرساخت‌ها شناسایی شدند. سپس با انطباق اطلاعات مکانی گسل‌ها و شدت لرزه‌خیزی بر شبکه ریلی، وضعیت زیرساخت‌ها ارزیابی گردید و نهایتاً اولویت‌بندی با استفاده از تکنیک تاپسیس فازی انجام پذیرفت. یافته‌ها نشان می‌دهد که در میان بلاک‌ها، محورهای تربت-ابومسلم و ابومسلم-کاشمر با ضرایب نزدیکی 0/25 و 0/28 بالاترین اولویت مقاوم‌سازی را دارند. نیاز به مقاوم‌سازی هر سه تونل این ناحیه با ضریب 544/0 در سطح متوسط ارزیابی شد. همچنین، پل‌های عطار (322/0) و شهید مطهری (0/447) و ایستگاه‌های نیشابور و شهید مطهری (هر دو با ضریب 0/322) نیازمند توجه فوری‌تر هستند. به‌طور کلی، محورهای ریلی مطهری- مشهد و مشهد- نقاب، به‌ویژه محدوده فریمان تا کاشمر، در اولویت نخست برنامه‌های مقاوم‌سازی لرزه‌ای قرار می‌گیرند.</span> https://www.bese.ir/article_718473_7d23db5d9a3889230e3d28dfc2edcaa1.pdf