路网应急疏散理想与保守疏散时间流研究

研究应急疏散问题的理想疏散时间流及保守疏散时间流对于估计真实突发事件下的疏散时间具有重要的指导意义.为此构建了理想疏散时间流与保守疏散时间流问题的数学规划模型,并借鉴经典网络流理论的最短路、最长路、最小费用流算法原理,设计了求解理想疏散时间流与保守疏散时间流的两个增广路算法.该算法不但可以求得理想疏散情况及最坏疏散情况下的流量分布,还可以计算出各自对应的理想疏散时间和保守疏散时间,从而识别出应急疏散总时间的范围域.最后通过算例演示了理想疏散时间流及保守疏散时间流的求解过程,并讨论了他们的变化特征.     

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在重大灾害事件中,交通需求是影响区域疏散路线规划效果的关键因素之一.考虑实际应急疏散过程中的异质动态交通流差异性装载和分配过程,建立了一种基于受灾人员和应急物资两种异质动态交通流的最小费用流模型;然后针对两种异质流不能混合分配、网络流占用随时间变化更新等特点,提出了一种基于时间扩展的最小费用路线启发式算法,最后给出了相应的算例验证了模型和算法的可行性.结果表明：受灾人员响应行为的快慢影响着疏散时间、拥塞程度、分配的有向路数目;同时针对不同的受灾人员响应行为,调整应急物资装载时刻和装载量,可以有效缩短疏散时间.     

危险品泄漏事故后人群动态疏散路径优化

危险品发生泄漏事故后的紧急疏散过程中,疏散人群受到自身、前后以及两侧因素的影响。采用基本动力学的原理,建立牛顿力学模型,推导出疏散人群密度与速度关系;以人群总的疏散时间最短为目标,建立应急动态人群疏散模型;用量子粒子群算法对模型进行求解。算例验证了模型及算法的实用性,较好的拟合现实中人员疏散情况。     

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交叉口是城市交通路网中的基本单元,在考虑应急疏散路线中的延误问题时,交叉口的信号灯造成的延误是不可忽略的因素. 由于信号控制交叉口包含具有指定持续时间的一系列时间窗,导致不同的疏散开始时刻对应着不同的交叉口延误,从而有不同的疏散优化路线. 考虑交叉口信号灯延误和通行能力,通过寻找网络的最小费用流来优化事故地点至目的地的最佳疏散路线及相应的疏散流量,设计了一种复合标号算法求解网络的最小费用流. 最后以数值算例说明了算法的有效性,并对不同疏散开始时刻得出的疏散路线进行了对比. 结果表明该方法能很好地兼顾疏散时刻和疏散路线优化的要求.     

基于层次蝙蝠算法的应急车辆调度与交通疏散协同决策

城市路网多事故应急救援中，因交通拥堵造成应急车辆滞留现象时常发生，严重影响道路交通事故救援效率.提出通过交通疏散提高救援路径的可靠性，构建双层规划模型对应急车辆调度和交通疏散进行协同决策. 设计一种双层蝙蝠算法，上层算法在应急车辆需求、事故时间窗和可用车辆约束下求解响应时间最短的调度方案，下层算法在路段容量和疏散需求约束下求解多条最短路径的交通疏散策略，从中选取最短时间路径. 算例结果表明，本文模型通过缩短应急车辆在途时间有效提升了应急救援效率，算法具有优秀的寻优能力和运行速度.     

多车型多行程需求可拆分的应急疏散车辆调度

为解决应急疏散车辆紧缺条件下的多批次车辆调度问题,使受灾人员被迅速地疏散至避难所,在考虑应急车辆容量差异的基础上,构建了多目标的多行程、多时间窗、需求可拆分的应急疏散车辆调度模型.通过引入虚拟站点的方式,简化了延误损失计算过程,并总结了数学模型最优解的特征.结合最优解的特征设计了改进的遗传算法对模型求解,并进行了算例分析.结果表明:所提出的算法能够有效对数学模型进行求解且具有良好稳定性,能够为应急车辆的多批次调度问题提供一定的决策指导和参考.     

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实施科学有效的应急疏散策略对提高城市交通应急响应能力、节约救援时间和降低灾害带来的生命财产损失具有重要的作用。疏散路线的构建和各疏散路口的路网分配问题是应急疏散问题的关键所在。在描述路网疏散问题的基础上,构建了以总疏散时间最小化为目标的疏散模型,并运用庞特里亚金最大值原理获得模型的最优解条件。设计了疏散路线构造算法和路口车辆分配算法,用于引导待疏散车辆迅速地疏散到安全区域。在疏散过程中引入反馈思想,利用实时的路网状态信息对疏散策略进行更新调整。仿真结果表明所提出的模型和算法能较好地对路网进行应急疏散。     

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当易扩散性危险品发生严重泄漏后,危害区的应急交通疏散对减少人员伤害和经济损失具有非常重要的作用.本文研究区域易扩散性危险品发生泄漏后,建立在规定的时间内,应急交通部门主导的路网疏散,目标函数为区域应急疏散路网能力的元胞传输模型.结合模型复杂性的特点,以及量子粒子群算法的优点对模型进行求解.算例表明,在应急疏散过程中,应急交通管理部门利用信息优势和主导权利使路网应急疏散能力比自然的路网应急疏散能力提高了56.9%.模型和算法可为应急交通管理决策部门提供理论支持.     

基于改进Dijkstra算法的高速公路 应急疏散路径规划

为解决采用传统Dijkstra 算法在高速公路应急疏散规划路径中存在可用性差的缺陷,考虑 高速公路路网中有通行容量及条件限制的节点和路段特征,对其进行改进,提出容量限制节点的 表征方式及流量计算方法,并根据待疏散车辆特征对具有限高、限重属性的路段进行筛选,提出 分类路径规划方法。最后,以河南省高速公路局部路网疏散路径规划问题为基础设计算例,分别 采用传统算法和改进Dijkstra 算法对高速公路应急疏散路径进行求解。结果显示,传统算法得到 的路径规划及交通量分配结果中,容量限制节点上游路段的分配交通量高于节点容量,在节点处 形成疏散瓶颈,且对于规划路径中有限重条件的路段,案例中超重车辆无法使用该路段疏散;相 比而言,由改进算法得到的路径规划及交通量分配结果则不存在上述问题,从而使得疏散效率和 疏散路径的可用性得到了保证。     

考虑交叉口延误与通行能力的疏散路线与出发时间优化研究

疏散是应急管理的重要内容,区域性疏散涉及到大批车辆的集体性出行,为保证疏散的安全、有序,有必要在疏散规划中合理规定源点车辆的分批次出发时间和路线安排.以往研究关于疏散路线与出发时间的优化,大多没有考虑交叉口延误和通行能力影响.若疏散所依赖的是城市道路网,忽略这些因素会导致结果不尽合理.用节点分方向权重表示交叉口方向性的延误和通行能力,用分方向点权网络表示疏散路网,将疏散路线与出发时间的优化描述为分方向点权网络中一类特殊的最快转运问题,并给出了启发式求解算法.算法将路段和交叉口在不同时刻的可用通行能力表示为时间序列,通过不断寻找最早到达路线,确定路线的承载车流量并据此修改可用通行能力等网络特征,来逼近最优方案,并给出了一个数值算例.     

Emergency Evacuation Model and Algorithms

A scientific and effective emergency evacuation plan plays an important role in improving the event reaction ability of the urban traffic system, as well as, saves rescue time and reduces property losses. Evacuation route construction and network distribution in each network junction are vital for evacuation planning problems. An optimal objective based on the shortest emergency time is established and the optimal solution is acquired using the Pontryagin minimum principle. The evacuation route construction algorithm and traffic flow assignment algorithm in each junction are employed to deliver the traffic flow in the evacuation area to a safe region rapidly and safely. The idea of feedback is introduced in the execution using real-time information to adjust and update the evacuation plan. The simulation result shows that the proposed model and algorithm can be effectively carried out in an emergency evacuation.     

行人仿真在轻轨车站应急疏散领域的应用

采用基于社会力模型理论的微观行人交通仿真软件Legion,对轻轨车站内部的应急疏散进行模拟,得出车站人员应急疏散所需的最大时间。从而直观地定量化地分析轻轨车站处理突发事件的能力,以引导和调整规划设计、评价设计方案、规划组织方案、应急疏散预案等,更好地辅助轻轨车站的设计、运营决策和组织管理。     

多模式疏散交通车队配置与车道分配协同优化研究

考虑疏散交通的动态性和风险性，研究多模式疏散交通车队配置与车道分配的联合优化问题。首先，根据不同类型车辆的自由流速度，将路网离散为多尺寸元胞网络，采用元胞传输模型模拟混合交通流。然后，以最小化疏散总风险为目标，将多模式交通协同的动态疏散问题描述为混合整数线性规划模型，引入惩罚项消除因模型松弛产生的“车辆滞留”问题。在 NguyenDupuis路网中分析不同疏散需求下的最优车队配置、车道分配、疏散效率和疏散路径。结果表明：存在一个疏散交通需求区间，相比单模式疏散，组织多模式车队能够进一步降低疏散总风险， 而且最优的公交车配置比例呈阶梯变化；受路网通行能力限制，路网利用率存在上限；疏散总风险指标对疏散需求的变化比网络清空时间更敏感；多模式交通共享的路段一般位于临近风险源的出口通道，大容量的公交车优先占用最短路线，以提升疏散系统的效率。     

应急交通疏散研究现状与展望

为有序实施交通组织,提高应急疏散效率,分析了飓风、洪水等能预警、观望和应对的自然灾害的特性,研究了国内外突发事件应急疏散的机理、交通组织方法与交通仿真技术应用,结合北京2008奥林匹克运动会应急疏散预案制定的实际,确定了适合中国国情和交通运输环境条件的应急疏散规划与管理研究方向,并建立相应的方法体系。研究结果表明:中国交通疏散方式应以公共汽车为主,并需从完善疏散规划方法体系,整合路径选择、交通控制以及疏散时间计算等交通关键技术着手,提高交通疏散效率和组织管理水平,通过交通仿真及ITS技术构建应急交通疏散决策与评价支持系统。     

不确定信息下应急救援路径选择模型

迅速有效的震后交通疏散及道路管制措施对降低地震损失具有重要意义.通过定义路网疏散连通度和安全行驶路线,对不确定信息条件下救援疏散和路径选择问题进行描述.将避难点分配、路径规划、车辆容量,以及不确定通行能力作为该问题约束条件,确立了以公交疏散问题为基础的应急救援车辆路径选择模型.考虑到模型仿真的局限性,转化为相同发车间隔下的公交均衡调度问题进行求解.以唐山抽象路网和人口分布为基础进行仿真实验分析,结果表明:不确定信息条件下选择安全救援路径,当救援车辆途中遇阻时,只需调整交叉口转向策略即可顺利通行,保证了救援调度工作的稳定.     

动态不确定性环境下的地铁车站应急疏散仿真建模

针对动态不确定环境下乘客初始状态、疏散行为、全局疏散路径不确定等问题,提出基于Agent的疏散行为动态切换模型,并引入选择变更代价实现了多种疏散行为的动态切换;考虑与常态仿真衔接构建疏散空间衔接关系,并提出基于改进Dijkstra算法的全局疏散路径搜索方法;最后,以某车站突发事故场景为例进行多个应急预案的仿真评估.结果验证模型具有可行性,并能更真实反映动态不确定环境对乘客疏散过程的影响,进一步提高了疏散仿真精度.