基于情景分析的应急疏散车辆配置模型

《基于情景分析的应急疏散车辆配置模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于情景分析的应急疏散车辆配置模型摘要：在情景模式影响疏散点疏散人员数量及疏散最晚完成时间限制的条件下，研究了避难所应急疏散车辆配置计划及各种情景模式下的车辆出车任务安排，以疏散车辆出车安排为下层模型，以期望疏散总时问最小化车辆配置计划为上层模型建立了车辆配置及出车任务安排的双层规划模型。设计了结合CPLEX内置算法的模拟退火算法，最后用算例进行了仿真研究。关键词：情景分析；车辆配置；应急疏散；双层规划模型中图分类号：F016文章标识码：A文章编号：1007-322102-0135-05引言对于许多突发性灾害事件，防止和减少人员伤亡的关键措施之一就是制定合理的应急疏

2、散决策。早在20世纪60年代已经有国外学者针对应急疏散决策的一般概念与研宄框架进行了一定的探讨。此后随着近年来突发事件的频繁发生，众多学者对应急疏散问题进行了多方面研究。从模型研究的角度看可大致分为微观模型与宏观模型两大类，其中微观模型着重于研究疏散个体的特性，通过模拟各种可能因素对疏散个体选择疏散路径的影响并对人员疏散过程中的一些动力学特征进行研宄。如将行人视为相互作用的粒子考虑人员疏散影响的社会力模型；通过构造一系列规则通过元胞之间简单的相互作用来模拟应急疏敝动态过程的元胞自动机模型；考虑疏散个体在疏散过程中排斥作用的格子气模型等。微观模的优点足针对疏散个体直接

3、建模，表现疏散个体的思考能力和对环境刺激的响应能力，结合不同的因素能对疏散过程中出现的典型动力学现象进行模拟和分析。微观模型的缺点是这类模型主要是针对疏散者个体的研究，当出现区域性突发事件需要应急疏散时，很难为决策部门组织应急疏散决策提供有效的参考。宏观模型一般是从区域疏散情况出发研究疏散方案，可以为决策部门提供有效的参考。宏观模型方面，Campos等基于图论中的最短路算法，以最大化总通行能力与行驶时间比为目标建立了应急疏散路线决策模型，并在核电站事故背景下研究了疏散点与避难所的k条独立疏散路线；Konyeomewkewkul等在颶风或洪灾情景模式下考虑避难所选址对

4、待疏散人员应急疏散路线选择以及总疏散时间的影响，建立了一个双层规划模型用于选择避难所以及相应的疏散路线，设计了求解该模型的遗传算法；Yamada运用最小成本流模型对交通流疏散分配问题提出了最短路撤退计划方案，该模型是以疏散者撤离至所选避难所的行程总和最小化为目标函数；Yi等考虑了受伤人员应急疏散、应急物资调度以及医院救治伤员速率等多种因素，建立了人员疏散与应急物资协同调度的网络流优化模型，并设计了求解该模型的两阶段蚁群优化算法；张江华等在容量限制情形条件下研究了存在优先顺序的多源点应急疏散问题，引入k最短路概念设计了网络优化启发式算法以求解所建立的模型；宋瑞等考虑利

5、用公交车进行应急疏散情况下的公交车辆运行计划优化问题，以最小化疏散总时间为目标建立了不确定需求情况下的选址一路径优化模型，并设计了求解该模型的混合启发式算法；霍良安等以展会应急疏散问题为背景，研究了应急通道设置对应急疏散情况下路网用户均衡影响的双层规划模型；马浩博等在考虑灾害扩散的实时影响前提下，以最小化通过疏散路径所需的总时间为目标建立了应急疏散路径选择优化模型；王永明等构建了非常规突发事件背景下具有时间限制的区域路网疏散能力评估与交通组织设计模型并且进行了仿真研究。本文针对避难所车辆配置计划问题进行研究，在考虑不同情景模式下所负责疏散点具有不同待疏散人员数量及疏

6、散最晚完成时间限制情况下，合理配置车辆并针对各种情景模式安排每一车辆的疏散出车任务以使期望疏散总时间最小化。1数学模型1.1问题描述在许多自然灾害情况下需要将受威胁群众进行疏散，设某个避难所负责所在地区的N个疏散点的群众疏散任务，根据历史资料统计该地区共有M种情景模式需要对群众进行疏散，不同情景模式下各疏散点待疏散人员数量及最晚疏散完成时间限制有所不同，各种情景模式出现的概率可由统计数据给出。该避难所需要从H种不同车型中选择配置一定数量的车辆以应对各种情景模式下的应急疏散任务，每一辆车根据其车型不同具有不同的平均速度、单位载人量以及配置所需单位成本，避难所可用于配置

7、应急疏散车辆的总可用资金具有一定的限制。在给定避难所的车辆配置方案前提下，可以通过合理组织安排车辆的多车次疏散出车任务使得各种情景模式下所需疏散时间最短，为避免疏散时的组织混乱假设同一辆车只负责一个疏散点的应急疏散任务。在满足现有的限制条件下，如何合理配置所需的车辆以及每一车辆在各种情景模式下的疏散出车任务使得疏散所需期望总时间最短？建模之前根据问题背景作如下假设：a）各种情景模式下各疏散点待疏散人员数量及疏散最晚完成时间限制己知；b）各种情景模式出现的概率己知；c）避难所至各疏散点的距离已知；d）各种类型的运输工具属性已知；e）可用于配置车辆的资金限额己知。1