城市安全规划之动态疏散与车辆配置策略

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1、城市安全规划之动态疏散与车辆配置策略叶永刘南【摘要】在城市安全规划中，人群紧急疏散是其重要内容。在紧急救援的有限时间内，最大化利用应急资源，疏散出最多灾民，是城市人群紧急疏散的第一准则。本文在探讨动态紧急疏散模式的基础上，应用最优化方法，以疏散出人数最多为目标函数，考虑时间因素和多种疏散方式，建立“多对多”动态人群紧急疏散与车辆配置决策模型，并用多维动态规划逆序解法对其进行求解，以获取城市人群紧急疏散与车辆配置的最优策略，拟缓解城市紧急疏散中时间和资源与应急行为的两大矛盾。最后，数值仿真与模拟仿真结果表明：模型和求解方法是有效的。【关键词】城市安全；非常

2、规突发事件；车辆配置；人群疏散；紧急决策1概述随着城市化进程的日益加快和社会经济的、迅速发展，我国非常规突发事件有明显扩散、扩大的趋势，严重威胁着城市安全。诸如2002年席卷全国的SARS事件、2005年松花江水污染事件、2007年太湖蓝藻事件、2008年“5.12”汶川大地震、2010年玉树大地震、舟曲泥石流等危及城市及社会安全的非常规突发事件不时爆发，严重影响了城市安全，我国为此付出了惨痛的代价。事件发生后，如何将城市灾民及时疏散至安全区域，是城市非常规突发事件应对的重要环节，面对地震、洪水、飓风等自然灾害以及建筑物火灾、毒气泄漏等突发事故，都需要将

3、处于危险地带的人群快速疏散至安全地带[1～2]。根据2008年民政事业发展统计公报，全年全国各类自然灾害造成死亡和失踪88928人，紧急转移安置2682．2万人(次)。而且，在人群紧急疏散过程中，也存在着重大的危险，受到灾害环境的影响，疏散者将处于高度恐慌的状态，从而影响疏散者寻找合适路径以及跟随疏散指令的能力[3]。因此，研究人群疏散理论方法、疏散资源配置策略选择，对城市安全规划有着重要的现实和理论意义。城市紧急疏散策略主要包括疏散计划(包括路径选择和每条路径上的疏散人数分配)、车辆等紧急疏散资源配置和灾民安置等方面，其中疏散计划和疏散资源配置策略是紧

4、急疏散决策的关键。关于疏散路径问题在国内外都有学者开展了相关研究并提出了一系列基于网络理论的模型与算法[4～8]，然而现有的关于疏散计划的研究中绝大部分都将时间作为最主要的考虑因素，疏散模型的优化目标是完成疏散过程所需的时间最短。相关研究表明[8～12]许多灾害的扩散是随时间逐渐进行的，并且不同的地理位置受到灾害的影响程度也不同，如火灾、毒气泄漏事故中烟、气的扩散[9～10]以及飓风等灾害的逐渐蔓延[11～12]都具有这样的性质。基于以上分析，袁媛和汪定伟等(2008)学者在考虑路线复杂度的前提下，提出紧急疏散双目标路径选择模型[13]；并考虑灾害扩散实

5、时影响下提出了紧急疏散路径选择模型[14]。1994年，费伊(Fahy)为高危建筑中密集人群的疏散设计了网络模型，可实现疏散过程中的个体追踪[15]；冈纳(Gunnar，1998)将疏散过程中的寻路问题纳入数学框架下，提出了寻路行为的量化模型[16]；雷尼尔斯等人(ReniersGLL，2007)针对化学工业区发生火灾事故后选择终止生产模式来管理紧急疏散问题，建立了一个基于时间和终止模式最优的决策模型[17]。易等人(WeiYi，2007)研究应急物流中灾害发生后应急物资的紧急配送和灾区人员疏散的协同性，建立了一个动态的受伤人员疏散和救援物资供应的物流协

6、同模型[18]。唐(Chieh-HsinTang等人,2008)对紧急疏散环境下建筑物紧急疏散指示图与疏散者选择疏散路线之间的时间关系进行了研究,研究表明：良好的疏散指示路线对人群紧急疏散比语言信息更有效率[19]。宋等人(RuibSong，2009)提出了自然灾害条件下运用公交车进行居民紧急疏散的优化模型[20]。迈克尔·泰勒(MichaelAPTaylor等人,2010)对澳大利亚主要紧急疏散和规划模型进行了系统综述[21]。疏散计划的研究已颇为成熟,而针对城市人群紧急疏散和车辆配置策略的研究则较为少见。城市紧急人群疏散涉及多种疏散方式、多出救点、多

7、待疏散点、多灾民安置点，使得城市人群紧急疏散与资源配置更具复杂性。目前相关文献多是应用网络理论、最短路径算法等进行单一疏散方式的路径选择，且多数都局限于单受灾点到单灾民安置点间的路网问题，只是解决紧急疏散决策中的点对点最佳路径选择问题。并未考虑多待疏散点与多灾民安置点间的人群疏散路径选择及其疏散人数分配、紧急疏散资源配置以及疏散方式选择等重要策略决策。笔者对城市大规模人群紧急疏散决策中的疏散路径选择和每条路径上的人数分配问题进行了研究，在此基础上，鉴于灾害发生、发展具有时间过程性，灾害发生后可供疏散的时间和资源是有限性，以及各个待疏散点的疏散难易程度不一

8、，资源配置在不同待疏散点的效用不同。在假定疏散路径和疏散人数已确定的前提下，提出