基于双层规划模型的应急救援调度与路径选择集成优化

城市中突发事件发生后,为有效降低财产损失和人员伤亡,减少应急救援在调度和路径选择等环节的响应时间损失,保障应急救援任务顺利完成,需要对各类应急救援交通资源进行合理调度,并在起讫点间根据路网实时交通状态,动态选择行驶路径,减少其路段行程时间。在多目标应急救援调度和最优路径选择目标分析的基础上,提出了一种考虑不同类型应急车辆调度和最优路径选择的双层规划的集成优化模型。在上层模型中,主要考虑应急救援车辆的调度费用成本,通过最小化应急救援车辆的固定成本、容量成本和时间成本,来确定不同类型应急车辆的出救位置和相应出动车辆数;下层模型中,主要考虑应急救援车辆的路径在途行程时间,通过最小化动态路网下应急救援的路段行程时间和信号延误时间来确定救援通过的路径,并根据固定的时间间隔动态更新路网的交通状态,使救援车辆尽可能选择避开交通拥堵的路段行驶,从而更快速到达目的地。案例分析结果表明,基于双层规划的应急车辆调度和路径选择集成模型与仅考虑调度或路径选择的模型相比,总调度成本降低了2.67%,总在途行程时间减少了21.05%,路径选择中能有效降低通过沿线拥堵道路的比例,表明模型具有很好的适用性和实用价值。     

考虑用户紧急程度的在途路径诱导策略研究

为了提高突发交通拥堵情境下在途路径诱导效率,从用户体验层面出发,对诱导方案设计进行深入研究。提高用户体验有利于提高用户对诱导系统的服从率,从而提高诱导效率。道路拥堵状况是影响用户体验的重要因素,考虑到具有不同紧急程度的用户对拥堵感知存在差异,以感知拥堵作为路径诱导中路径分配的限制因素。首先构建衡量用户紧急程度的紧急函数,在此基础上设计行驶时间感知效用算法,然后将其作为干预项加入到随机均衡备选路线分配模型中,突发交通拥堵出现时,系统根据构建的备选路线分配模型递归地为突发事件L距离内的用户指派行驶路线。同时考虑到突发拥堵下交通状态具有较强的波动性,采用时变路网下的改进A~*算法计算路径分配方案的最短路径,其中,将预测的路段平均速度与历史平均回归模型结合计算行程时间,并将其作为A~*算法估价函数中的评估函数,从而实现考虑时间依赖性的实时最短路径寻优。最后,以秦皇岛海港区部分路网区域为例,利用微观仿真软件SUMO分别从诱导服从率、诱导效率、诱导时效性3方面对在途诱导方案的有效性进行仿真验证,并与现有的典型路径诱导方案进行对比分析,结果表明所提出的在途路径诱导策略可以改善突发拥堵下的交通状况。     

应急车辆出行前救援路径选择的多目标规划模型

针对城市中应急车辆的救援路径优化问题,分析了基于交通信息中心的应急车辆最优路径的多目标属性,给出了随机网络中各属性的量化计算方法,以最小化出行时间,最大化行程时间可靠度为目标,考虑了通行可靠性、安全性、道路条件限制等因素,建立了应急车辆出行前最优路径选择的多目标规划模型.模型所求得的解是综合最优路径,反映了应急车辆路径选择的目标需求,克服了以往直接等同于图论中最短路径的缺陷,给出了算法,通过算例验证了模型的合理性和有效性.     

可获知偶发拥堵持续时间的动态车辆路径问题

考虑真实交通路网,探讨了可获知偶发拥堵持续时间的动态车辆路径问题.在利用改进的Dijksta算法将路段行驶时间转化为客户点间最短行驶时间的基础上,根据常发拥堵信息,通过遗传算法安排车辆初始配送路径,根据实时获知的偶发拥堵因素影响下的路段行驶时间和其持续时间,以2-opt和insertion方法更新车辆配送路径,通过车载导航系统实时指导车辆行驶路线.数值试验表明,该方法可根据偶发拥堵信息更新车辆配送路线,以避开偶发拥堵影响路段,缩短总配送时间0.65~13.18 min;获知偶发拥堵持续时间帮助多节省了配送时间 -0.16~4.17 min.节省的时间随偶发拥堵因素对路网影响的加剧而更显著.      

小型突发事件场景下的应急车辆优先通行策略研究

对于高峰期发生的小型突发事件, 应急车辆优先通行可能对路网造成强负外部性, 同时为保证应急车辆优先通行而采取的信号协调策略可能导致路径选择不可靠。因此, 提出1种基于双层规划模型的应急车辆优先通行策略, 综合考虑应急车辆的时效性以及交通系统的运行效率。路径选择受路径长度等物理条件以及交通状态的影响, 信号控制改变车道通行能力和上下游流量, 进而改变路网状态。以车道组饱和度作为表征路网状态的参数, 并以此联系路径选择与信号控制, 进而构建应急车辆优先通行的双层规划模型。具体地, 上层目标为应急车辆行程时间最短以保证应急车辆出行的时效性, 下层目标为信号控制对交通系统的社会车辆效益最大, 采用改进的前N条最短路径多重标号算法求解。算例结果表明: 相较于传统方案, 应急车辆行程时间增加8.7%, 对社会车辆的延误降低261%, 即应急车辆每降低1%的行程时间以交通系统增加30%的延误为代价。该方案能够以较小的应急车辆延误为代价降低高峰期交通系统较大的延误。      

灾后公路交通应急救援通道选择模型

基于灾后路段可通行性、救援时效性及安全性的分析,提出了灾后最优应急救援通道定义。结合历史重大自然灾害救援时间与存活率统计资料,提出了时效性与安全性的最优应急救援通道评价原则,建立了包括路径行驶时间与行车风险的最优应急救援通道评价指标。对评价指标进行标准0~1变化后,构建了应急救援通道的目标函数。按照灾后道路破坏导致的路网交通功能受损情况将其划分为正常运营状态及破坏状态,其中针对路网正常运营的状态提出了行程时间最短、行车安全性最高的最优救援通道搜索算法;对交通中断的路网破坏状态,构建了基于路段破坏位置、抢通耗时、抢险机械设备及人员配备的最优救援通道修复算法。研究结果表明:提高路段抗灾能力、路网冗余度、优化抢险保通技术力量及机械设备储备,是提高灾后应急救援工作的重要途径。     

浅谈如何有效整治违法占用高速公路应急车道

<正>高速公路应急车道是指在高速公路上设置的供车辆遇紧急情况临时停放、等待救援或遇有交通事故等突发事件造成交通中断,保障交警、消防及救援等车辆赶赴现场的应急通道。应急车道在遇有交通事故等突发事件造成交通中断时,抢救伤员、快速处置事故现场、及时恢复交通发挥着重要作用,被誉为高速公路的"生命通道"。然而由于各方面的因素,非法占用高速公路应急车道的违法行     

面向常发拥堵点的主动交通诱导方法

基于动态用户均衡、系统最优分配的诱导方法,侧重路网需求的宏观预测和调节,难以准确辨识道路拥堵点的关联车流,制约了诱导效果。为精准调控致堵车流,有效缓解常发性拥堵,研究基于需求溯源的主动交通诱导方法。遵循靶向诱导的思路,分析车辆行驶轨迹和常发拥堵点的交通流关联性,运用卡尔曼滤波对关联车流进行短时预测,在此基础上,结合流量占比、路径饱和度等指标,对诱导目标车流进行优选。同时,从负荷均衡的角度出发,基于路段与路径交通流的时空关联更新路网交通状态,建立以饱和度均衡为目标的主动诱导优化模型。仿真结果表明:相比反应型诱导与基于路径偏好的主动型诱导,所提方法使常发拥堵点的车均延误、停车次数等下降30%~60%,路网车均延误、停车次数等下降10%~15%,模型收敛速度提高,交通效益提升,验证了该方法的有效性。      

不中断交通施工的高速公路改扩建应急救援系统设计

以济青高速公路改扩建项目为例,分析改扩建施工期高速公路应急救援主要存在不中断交通施工导致传统救援渠道不畅、救援路径时常变化等问题,并由此引发应急联动沟通效率低、信息不共享、救援路径不明确等后果。利用新一代信息技术构建适用于不中断交通施工的高速公路改扩建应急救援系统,以地图模块为基础,设计接警、救援调度、信息发布和路径导航等模块功能,并考虑救援方案专家经验集和救援调度准则,用于应急救援辅助决策和资源调配,可有效提升改扩建施工期高速公路应急救援速度和效率。     

Emergency Evacuation Routing at Sutong Bridge Based on AHP Method

为了应对突发事件对交通运营造成的影响,必须建立突发事件的交通疏散预案.以苏通大桥为例,根据应急疏散的特点,分析了应急路径选择环节中的各种影响因素,选取平均疏散距离、路网基础设施建设、疏散路网的服务水平、疏散平均等待时间4大因素作为影响应急路径选择的决策属性,应用层次分析法进行权重分配.根据在最短时间内疏散的流量最大的目标,建立数学模型,运用Lingo分析运算,得到了路径选择方案.该研究可帮助应急调度中心提供科学的车辆线路调度决策,从而提高应急救援工作的响应能力.     

城市车路协同系统下实时交通状态评价方法

交通状态评价方法能够为交通管理系统提供可量化的实时路网信息,为动态引导交通流、缓解交通拥堵提供依据。受限于交通路网的时变性和评价过程的主观性,目前传统评价方法的精度时常无法满足需求。基于城市车路协同系统动态获取路网信息优势,提出一种利用车路信息融合的实时交通状态评价方法。首先,定义了一种网联汽车与路侧终端间的无线交互方式,并确定数据协议以保证实时车辆数据的准确性;其次,从实时数据中选取平均通过时间、平均停车次数、平均停怠时间作为一级评价指标进行模糊综合,应用多算子对计算的一级评价结果构成二级交通状态评价指标,并根据层次分析法确立指标权重,同时根据仿真和试验结果建立适用于各级道路参数的可变隶属度规则,从而融合动态车辆数据与静态路段参数,计算得出交通状态评价结果与评分;最后,由网联汽车、车载终端、路侧终端和无线通信模块搭建实际协同测试系统对该方法进行了试验验证。试验结果表明：测试系统所得到的路段实时交通状态评价得分与对应的交通状态变化趋势一致,能够准确体现城市车路协同环境下的交通状态特点。该评价方法运用信息融合方法提高了交通状态评价结果的实时性与客观性,同时为车路协同技术应用于实时交通诱导,缓解城市交通拥堵提供了理论依据。     

基于动态交通分配的应急路径规划

为了提高在应急救援与疏散工作中的应急交通效率,针对已有相关算法未考虑交通问题动态性的不足,提出了1个基于动态交通分配的应急路径规划算法。给出了问题的定义,设计了1个基于仿真的动态交通分配模型,给出了基于动态交通分配的算法求解步骤。通过北京市路网数据对算法进行验证,证明了算法的可行性与有效性。     

考虑路网拓扑时变的交通拥堵自适应预测方法研究

对路网交通系统中的交通拥堵进行预测，有利于交通管理和避免交通风险。然而，由于交通管制、道路施工、恶劣天气、自然灾害等原因，路网交通系统的拓扑结构时常发生变化，使得依赖于固定路网拓扑的拥堵预测方法效果不佳。针对这一问题，提出一种双重自适应图卷积循环网络结构(DAGCRN)来处理路网拓扑结构变化情况下的交通拥堵预测问题，该方法运用自适应辅助邻接矩阵对预定义的路网静态图结构进行适应性学习以动态优化原有连接间信息的传递，运用自适应嵌入邻接矩阵对预定义路网静态图结构进行路网隐藏信息的捕捉以确保路网拓扑结构的动态完整性，并采用门控循环单元提取路网交通流的时间特征信息。研究结果表明,DAGCRN具备以下特点：①能够有效捕捉和定位路网拓扑结构发生的变化，并能够在拓扑结构变化时仍然保证拥堵预测的精确率；②相比较一些常见预测模型有更高的预测准确率，尤其是长期预测方面和克服路网结构变化方面更具优势；③进一步的双重自适应功能消融试验，证实了含有自适应辅助邻接矩阵和自适应嵌入邻接矩阵的双重自适应图卷积结构对于路网拓扑结构变化有很强的自适应能力，缺少2个或任一个自适应模块，都会引起模型预测性能的大幅下降。     

宁波市中心城应急交通系统规划探索

应急交通是城市综合防灾中最重要的设施之一,是应急设施建设的首要任务。在规划确定城市的应急交通系统时,对外交通干道和快速路、城市主干路对于灾前的人员疏散和灾后进行大规模救援工作意义重大,是避灾和救援活动的"保障线",更不能忽视次干路、支路和居住区级道路的作用。如空袭、地震等灾害发生时,快速路、主干路因立交桥可能损坏倒塌会影响使用,次干路会起到非常重要的替代作用;支路、居住区级道路,则是通往避难场所必不可少的,是受灾群众登上"诺亚方舟"的生命之路。本文提出了宁波市应急交通系统的构成,着重探讨应急通道的分级、选择和建设要求。     

紧急事件下疏散元胞传输宏观模型研究

作者通过建立元胞传输模型研究了紧急事件下网络动态交通流应急疏散问题,将车流离散化处理成单个车辆可以有效的克服网络规模较大时运算效率低的缺点。模型采用时间步长法进行模拟,紧急疏散车辆路径的确定与各路段的走行时间密切相关。仿真结果说明模型和算法提高了紧急事件下网络动态交通配流的应用效果。     

城市快速路功能定位和出入口设置—以石家庄为例

建设快速路是城市拉开发展框架、扩充道路容量以及缓解交通拥堵的重要手段。结合石家庄市快速路网的规划和建设经验,分析快速路在中心城区段的复合型功能定位,应考虑兼顾道路扩容、应急救援通道、主干路标准提升等多种功能,快速路出入口应结合横向主干道路尽可能选择在路口设置,并应结合城市发展规模、路网密度等全面衡量出入口设置间距。以期能为后续有关城市研究快速路网的规划设计提供一些有益参考。     

基于粗糙集的路网瓶颈路段识别方法

为了更加准确地识别路网中的瓶颈路段,并向路网规划与交通管理提供决策支持,确定了路网瓶颈路段识别的主要影响因子,利用粗糙集方法将通行能力、路网拓扑结构、安全性、常发性拥挤频率与交通流时间均衡系数设为瓶颈路段识别的条件属性.提出了基于粗糙集的路网瓶颈路段识别方法,通过规则提取以识别路网瓶颈路段.通过一个示例路网,验证了路网瓶颈路段识别方法的有效性.该方法也为交通管理者提供了一种实用的路网瓶颈知识获取方法.