应急疏散路网逆向车道设置研究.pdf

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1、垒墅』垦型塑塾些塑墼坠些里L———————一：塑建挝窒湮王猩应急疏散路网逆向车道设置研究■覃媛媛。黄睿伶。经素萍，陈俏一广西科技大学鹿山学院，广西柳州545616摘要：针对城市突发事件下疏散车流大，疏散路网通行能力无法适应疏散车流交通量，并且难以通过道路物理拓展提高疏散方向道路通行能力的问题，为提高路网疏散效率，对应急疏散逆向车道设置进行研究。以车流疏散总时间最短，疏散车流量最大为目标，考虑背景交通流，建立了的应急疏散路网逆向车道设置模型，并运用最小费用最大流算法对模型进行求解。算例验证了所提出的模型可以快速地给出逆向车道设置的具体方案，道路网络的疏散效率得到了有效提高。关键词：应急疏散网络

2、疏散效率最小费用最大流逆向车道突发事件城市突发事件的频繁发生，严重威胁着人们的人身及财产安全，将受灾人群、车辆迅速转移至安全区域是城市应急的首要目标。如何充分利用既定的道路网络资源，实现车辆的快速疏散是快速应急的关键。国内外学者对道路网络应急疏散问题进行了大量研究，袁媛⋯、庞明宝_2J、陈岳明13J等人基于广义费用流最小化理论，运用静态、动态分析方法对应急疏散网络的车流分配模型进行研究，确定最优的车流疏散路线；宋永朝f4J基于费用流最小理论，识别出道路网络疏散的瓶颈路段，还指出对瓶颈路段进行扩容，可以提高路网整体的疏散能力。FE—MA¨J研究认为，逆向车道的设置可以有效地提高疏散方向的通行能

3、力，有助于缩短疏散车辆至安全区域的行驶时间。应急疏散网络逆向车道设置L6j，是指在突发事件下，逆转部分驶向危险区域车道的通行方向供驶向安全区域的车辆使用，来适应疏散车流量，达到提高疏散方向通行能力的目的，该方法适用于驶向危险方向车流少，而疏散方向交通量大于疏散方向通行能力的情况。单博文"一等人建立了基于元胞传输模型(CTM)理论的应急疏散逆向车道布置方法，但所建立的模型忽略了背景交通流对疏散车流的影响，并且无法直接获得逆向车道设置方案。笔者在上述文献研究的基础上，结合应急疏散网络的交通特性，在充分考虑背景交通流运行的前提下，构建以总疏散时间最短、疏散量最大为优化目标的应急疏散逆向车道设置模型

4、，获得逆向车道设置方案的方法。1问题描述由于城市人口聚集性高，一旦发生突发事件，特别是举行大型活动期间，易引发大规模的疏散人流和车流。危险区域短时间内，需要转移大量的人流和车流至安全区域。转移过程中，疏散路网的常态交通流发生突变，由危险区域驶向安全区域的车流迅速增加，而由安全区域驶向危险区域的车流未发生显著变化或呈下降趋势，道路网路段的双向交通流不平衡。人流、车流疏散的过程实际就是疏散流在路网分配的过程，针对道路车流双向的不平衡性，无法短时间内通过扩容来提高网络的疏散能力，常用的方法是通过设置逆向车道的来提高疏散能力。对于突发事件疏散问题，人们最关心的是在路网背景交通流存在的情况下，以最快的

5、速度将疏散人群、车辆送达安全区域。因此，逆向车道的设置实质是快速疏散车流，交通流合理分配需要的结果。逆向车道的设置模型应该基于背景交通流下的疏散车流分配模型建立。2应急疏散网络逆向车道设置模型2．1网络图突发事件发生后，一般情况下疏散车流由应急点通过道路网络向四周安全点进行疏散，应急疏散是一个车流由单点(应急点)向多点(安全点)转移的过程。本文将应急路网抽象为图论中的网络，运用图论原理对应急疏散车流进行研究，应急路网结构如图1所示。应急疏散系统表示为G={y，A，Ⅳ，C，Q}，其中V=h，”2，⋯，％}为路网中节点集合，包括疏散起点和终点；n。EA为连接节点q、口i的弧段；用“i∈N表示弧(

6、q，0)双向车道总数，～∈N+；qg∈Q表示弧(q，”f)的背景交通量大小，一般可以通过日常调查或监控系统实时观察得到；c。eC为边权集合，表示弧(q，”i)单车道的通行能力，实际道路中同一条弧的各个车道的通行能力大小不一致，为方便计算假设同一条弧段上的各个车道通行能力相等；t：iET表示从节点q到节点口i一条车道行驶所需时间，包括弧(吐，q)行驶时间tli=。叼[1+a(口“『／cld)4】即变化的路阻函数以及通过交叉口。j需要的时间t2#，tu=tli+t2i≠tji，toi为弧(巩，”j)的零流时车辆通过弧(。。，q)花费的时间，q1。为路段实时流量，c。为弧(。；，图1应急路网结构"

7、i)的通行能力；∥表示节点fo。}至节点{di}在弧(”。，vi)上疏散交通量。2．2模型建立基本假设：(1)为简化问题，先不考虑逆向车道设施布设所花费的时间；(2)假设疏散路网的交通管理控制及背景交通量没有发生变化；(3)假设疏散OD分布已知，通过预测获得疏散OD分布或通过现状交通流进行OD反推_Bj。在以上变量和名词定义的基础上，以所有疏散路网中车辆疏散总时间最短为优化目标，建立应急疏散逆向车道设置的数学