基于动态交通分配的应急救援与疏散系统研究与开发

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1、基于动态交通分配的应急救援与疏散系统研究与开发（申请清华大学工学博士学位论文）培养单位：土木工程系学科：土木工程研究生：马宏亮指导教师：张建平教授二〇一五年六月ResearchontheEmergencyRescueandEvacuationSystemBasedonDynamicTrafficAssignmentDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofPhilosoph

2、yinCivilEngineeringbyMaHongliangDissertationSupervisor:ProfessorZhangJianpingOctober,2011摘要近年来，自然灾害、事故灾难、公共安全事件等频繁发生，给人民的生命财产安全带来了严重威胁。在救灾过程中，交通运输发挥着至关重要的作用。本论文将智能交通系统与应急管理相结合，研究用于应急救援与疏散的决策支持系统。首先，针对应急救援与疏散中决策支持问题的特点，本文对动态交通分配（DTA）理论和方法进行了研究，提出了一个适应实时应急救援与疏散系统需求的动态

3、交通分配模型。该DTA模型基于交通仿真，由交通需求仿真和交通供给仿真两个主要的仿真器构成。交通需求仿真采用离散选择模型，基于路径效用函数对动态OD交通需求进行分配。交通供给仿真采用一个基于事件的中观交通仿真器对车辆在交通网络上的行驶行为进行仿真，从而对网络动态交通状况进行更新。在仿真实现中，由于采用了基于事件的中观交通仿真器，提高了模型运算效率，可满足系统的实时效率要求。通过DTA模型可以获取动态的交通数据，为后续研究提供了信息基础。在此基础上，本研究将动态交通分配模型应用于应急交通管理工作中的应急响应阶段，提出了基于动态交通

4、分配的应急路径规划算法，不同于静态的路径规划，该算法中充分考虑了应急交通的动态特性以及常态交通与应急交通之间的相互影响；基于同步扰动随机近似算法，提出了疏散人员应急避难点分配方法，对总疏散时间进行了优化；基于动态交通分配模型，提出了受灾害影响后的路网车流量动态均衡分布求解方法，通过研究交通诱导技术，提出了基于不同交通状态下路径流量增量的分流诱导方案生成算法，从而缓解灾害对城市交通的影响。最后，基于动态交通分配模型和应急救援与疏散方法的研究，对应急救援与疏散决策支持系统进行了需求分析和系统设计，首先提出了实时系统的框架，然后通过

5、系统的物理结构设计、逻辑结构设计、功能模块设计，在.NETFramework3.5下采用C#语言开发了原型系统，实现了应急路径规划、疏散人员应急避难点分配、车流量动态均衡分布和分流诱导方案生成等应急决策支持功能。利用北京市路网与交通检测数据对系统进行了测试，验证了本研究成果的可行性和有效性。本研究的结果表明，将智能交通系统引入救灾工作中，基于动态交通分配模型解决应急救援与疏散过程中的决策支持问题，可提高应急交通的效率和质量，为推进应急管理的信息化与科学化提供了新的方法、技术和手段，具有重要的理论意义和应用价值。关键词：灾害应急

6、管理；救援与疏散；决策支持；动态交通分配；实时系统IAbstractInrecentyears,naturaldisasters,accidents,publicsafetyincidentsoccurfrequently,whichputthepeople'slivesandpropertiesintogreatdanger.Intheprocessofdisasterrescueandrelief,transportationplaysacrucialrole.Theresearchofthisthesistriestoi

7、ntegrateintelligenttransportationsystemsintoemergencymanagement,andresearchesemergencyresponseandevacuationdecisionsupportsystems.First,afteranalyzingthecharacteristicsoftheemergencyrescueandevacuationdecision-supportproblem,thispaperstudiesthedynamictrafficassignme

8、nt(DTA)theory,andintroducesaDTAmodelthatmeetstheefficiencyrequirementsofreal-timesystems.TheDTAmodelisbasedontrafficsimulation,consistingo