[发明专利]基于可变元胞的城市多点循环式紧急疏散与仿真推演方法

说明书

本发明提供的基于可变元胞的城市多点循环式紧急疏散与仿真推演方法，该方法包括：S1、初始化交通疏散路网，指定多个停车点、疏散点、安全点，并获取交通状态；S2、将实际路网及疏散场景映射到以可变元胞传输模型为基础的虚拟路网；S3、建立车辆多对多循环往复式疏散的路径选择模型，并建模进行参数求解；S4、在虚拟路网中对确定场景下求解的疏散路径进行即时仿真预演评价；S5、根据仿真结果诊断是否存在疏散瓶颈，不存在则输出疏散路径及评价指标；存在则优化瓶颈后重复步骤S2‑S4，直至消除疏散瓶颈或者达到疏散目标。本发明综合性强、适用性广、可靠性高，综合了车辆路径选择、疏散控制措施、交通仿真评价等关键技术；可适应不同场景下的疏散路网；经示例验证确定了仿真评价的可靠性。

技术领域

本发明涉及基于交通仿真的城市交通应急疏散领域，具体而言，涉及基于可变元胞的城市多点循环式紧急疏散与仿真推演方法。

背景技术

近年来，大国城市主办或承办了越来越多的大规模运动会、峰会、赛事等活动，加之城市人口分布密集、交通运输系统复杂、出行需求量大、应急资源有限，当大型活动或人员高度密集区发生火灾、踩踏等意外事件时，有必要做好突发意外事件的应急疏散措施，否则容易引起不必要甚至重大的人员伤亡和经济财产损失。

上升为紧急疏散的意外事件可看作是有限时空范围内交通量不确定激增的系统性灾难，而在城市交通拥堵已经日趋严重的背景下，公共交通系统(如地面公交、轨道交通等)以容量大、道路资源占用少、可靠性高、可控性强的优势势必会成为最适合的城市应急疏散工具。由于意外事件突然、难以预测，事件区域往往没有足够的公共汽车用于疏散大量人群前往安全点。通常，需要公交车从邻近公交场站前往事件发生区域，然后搭载疏散人员去往安全区域，最后返回公交场站。因此，该应急疏散过程可被描述为有限资源条件下合理配置车辆和设定救援路线的运筹学分配问题。

现阶段，应急疏散问题求解大致分为仿真和理论优化两种方式，仿真模型又可分为宏观、中观和微观三大类别。仿真模型相比理论模型更能让研究者清晰、直观地观察到整个应急疏散过程，并能快速发现暴露的局部问题，但不一定能找到疏散路径最优解。理论模型根据研究场景和优化目标可划分为不同的种类，大部分可以得到最优解，但无法发现局部路网的问题、难以适应路网需求和运行情况动态波动的情况。国内外大量学者已经从路径规划等角度研究了运用公交车进行紧急疏散的问题，但对以下几种问题还缺乏考虑：

(1)较少考虑疏散区域、安全点的容量与多点同步疏散问题，如对公交车从多个公交站场赶往多个事故区域、等待疏散人员上车后去往多个安全区域、公交车可多次返回事故区域的多对多循环式疏散过程进行整体研究；

(2)较少考虑路网失效叠加风险情况，如疏散过程中交通实际路况的干扰、疏散道路和节点失效的情况，而这样的情况在实际场景中较为常见；

(3)没有提供完整的一套优化机制和方法，如将疏散路径选择结果、仿真预演评价和应急疏散措施优化等关键技术结合为一体，形成完整的疏散方法体系，从而为相关部门提供决策支持。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于可变元胞传输模型(Variable CellTransmission Model，VCTM)的城市多点循环式紧急疏散与仿真推演方法，研究的是更符合实际的车辆从多个场站、前往多个疏散区域、再转移到多个安全区域的“多对多”复杂疏散问题，并以完成疏散任务为前提的最短总行程时间。本发明中，提出的可变元胞传输模型是指将路段划分为多个长度可不等的小段，称之为元胞，并将时间离散为均匀的时间段，元胞的交通流状态每时段更新一次。基于VCTM的应急疏散体系体现在：实际路网按照可变元胞的定义映射到仿真路网；求解车辆路径选择的算法遵循可变元胞传输的规则；仿真推演基于可变元胞传输的原理评价疏散路径、诊断潜在瓶颈。