综合公交与人群时效性的疏散集结点选址研究_符云琪.pdf
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1、第 卷,第 期 年 月公路工程,:收稿日期 基金项目 国家自然科学基金项目()作者简介 符云琪(),女,甘肃文县人,硕士,研究方向:交通应急疏散。引文格式 符云琪,高明霞 综合公交与人群时效性的疏散集结点选址研究 公路工程,():,():,综合公交与人群时效性的疏散集结点选址研究符云琪,高明霞(兰州交通大学 交通运输学院,甘肃 兰州)摘 要 针对区域性公交疏散中集结点选址问题,分析了影响集结点选址的影响因素,考虑了待疏散人群与公交车的时效性,引入了两组 变量,以人群总步行距离最短与公交车总走行距离最短为优化目标,构建了疏散集结点选址优化模型。在求取集结点选址方案的同时,还可得到公交车到达集结点
2、的路径和数量。结合问题特点设计了适用于公交疏散集结点选址优化问题的遗传算法方案,最后通过算例对模型和算法的合理性进行了验证。关键词 交通运输系统;公交疏散;集结点选址;综合优化;遗传算法中图分类号 文献标志码 文章编号 (),(,),.,.,;引言在自然灾害和突发性事件的应急处置中,紧急疏散受灾人群是确保生命安全的有效措施。在大面积区域性疏散中,人群需借助交通工具进行撤离,由于我国很多城市区域人口密度大且小汽车普及度不高,一般需要借助公交车、通勤车等进行集体疏散。在公交疏散过程中,需要将人群疏散至预先指定的地点集结,然后由公交车等统一疏散至安全地点。集结点选址是疏散规划的重要内容,合理安排集结
3、点位置,可以有效降低受灾人群和公交车在集结点的空等时间,对提高疏散效率具有重要作用。既有研究中,基于疏散效率和疏散范围考虑,以划分的疏散小区到各集结点的总疏散距离为优化目标,对集结点选址作了研究;王泽等第 期符云琪,等:综合公交与人群时效性的疏散集结点选址研究 考虑了疏散范围,以最大化集结点覆盖度为目标,建立了最大覆盖度模型,并将该问题转化为混合整数线性问题进行求解;在此基础上,姚梦佳将疏散效率和人群便利性作为确定最佳集结点的评价依据,进而建立多目标优化模型。等以最大限度覆盖弱势群体为目标,构建了一个整数规划模型,研究了在飓风疏散情况下,弱势群体疏散集结点的选址问题。基于利益与成本的考虑,等利
4、用仿真模型模拟如何疏散特殊需求人群,并建立了以网络中集结点疏散利益最大为优化目标的线性规划模型;等以系统总预期成本最低为目标,又考虑了疏散集结点可能被破坏的情况,构建了一个紧凑的线性整数规划模型。针对灾后避难所的选址和受害者的分配问题,等提出了一种基于选址 分配的规划模型,为决策者提供灵活的选址 分配方案;提出了一种探讨临时庇护所选址关键因素的方法,用于灾害管理部门临时庇护所的选址;等分析了灾后需求的时变性,提出了基于避难所选址与受灾人群分配的双层规划模型。基于疏散需求的动态性和不确定性,等把待疏散人群分为高、中、低不同需求水平,将公交站点作为集结点,并与到达庇护所的疏散路径联系,建立了双目标
5、模型,旨在得到合理的疏散方案。高明霞立足于疏散需求调节和供给管理,建立了双层规划模型,对集结点疏散车辆的发车频率、路线和交叉口参数进行了优化。等基于疏散需求的不确定性,构建了一个鲁棒优化模型以确定最佳上车点;等提出了一种动态需求下的公交重复使用的紧急疏散模型,使得研究更贴合实际。以往关于公交疏散集结点选址的研究中,学者们主要从人群到达集结点的时间效率和便利性来考虑,其主要目标是缩短受灾人群到达集结点的时间。但在实际的疏散过程中,人群与公交车同时得到指令前往集结点,即便人群很快到达集结点,如果公交车晚到,同样会增加整体疏散时间和人群受灾风险。如果在集结点选址优化中,能够兼顾公交车的到达效率,尽可
6、能做到人群与公交车在集结点的无缝衔接,则可以大大提高疏散效率。基于上述考虑,本文建立了一个双目标集结点选址模型,以人群总步行距离最短与公交车总走行距离最短为优化目标,以集结点容量限制与集结点最大等待时间等为约束,对集结点选址问题作了研究。模型.建模思路和符号说明集结点选取过程中,在保证提高疏散人群与公交车到达效率的同时,还应该缩短集结点上公交车与人群的等待时间。据此,分别以最小化疏散人群和公交车到集结点的距离为优化目标,在集结点容量限制、人群最短步行距离限制与集结点最长等待时间限制等的基础上,选取疏散人群和公交车相耦合的集结点。根据突发性事件的特性和影响范围,将疏散区域划分为 个疏散小区,记
7、,为疏散小区集合,为疏散小区索引,即。对于,表示小区 的疏散人口数量。在影响范围内,选定 个备选集结点,记为集合 ,令 为疏散集结点索引,即。对于,表示疏散集结点的容量,集结点容量需保证能容纳所有到达该集结点的疏散需求量,集结点容量可根据集结点面积与人均占地面积得出。根据小区索引 和疏散集结点索引,给定 表示疏散小区 到集结点 的最短步行距离,;给定表示公交停车场 到集结点 的最短走行距离,;上述距离可通过 算法预先求得。为避免人群与公交车的空等时间,在人群步行速度 与公交车走行速度 恒定的基础上,设定最大等待时间,。设定人群到集结点的最大步行距离,以保证人群疏散的公平性。在公交车总数 与公交
8、车最大载客量 一定的基础上,考虑集结点公交车与人群的能力匹配问题,保证集结点人群的全部疏散。优化目标兼顾人群到达效率和公交车到达效率,其一,最小化人群到集结点的总步行距离,为选择最优的疏散小区到集结点的编号,引入 决策变量。其二,最小化公交车到集结点的总走行距离,假定有 辆公交车往 集结点进行人群疏散,为选择最优的公交停车场到集结点的编号,引入 决策变量。,当 小区的人前往 集结点集结;,否则(),当公交车往集结点 时;,否则()公路工程 卷.模型建立模型以最小化人群到达集结点的总步行距离和公交车到达集结点的总走行距离为目标,考虑了容量限制、最短距离限制、集结点等待时间等约束条件,构建了公交疏
9、散集结点选址模型。目标函数为:()()约束条件为:,(),(),(),(),(),()目标函数式()使得各疏散小区人群到备选集结点的距离最短,即疏散小区需求量与小区质心到集结点的步行距离的乘积之和;目标函数式()使得公交车到达集结点的总走行距离最短,即公交车到达各集结点的最短路径与派往该集结点的公交车数的乘积之和;约束式()保证了发往各集结点的公交数量总和不超过公交停车场的可用公交数量;约束式()为备选集结点容量限制约束,保证了去往集结点的所有疏散小区的的总人数可被容纳;约束式()为唯一性约束,该约束规定了同一疏散小区的人群去往同一个集结点;约束式()为能力匹配约束,该约束保证了派往集结点的公
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