基于车道建模的区域应急疏散路径规划问题研究

论文摘要

疏散是应急管理中的一种常用策略,在应急疏散过程中,如何提高疏散效率、减少延误时间是至关重要的。在传统的基于路段层面的节点-弧网络模型中,交叉口处的交织车流往往会产生车流冲突,导致大量的延误,而基于车道建模的疏散方法能够减少这种延误。因此,本文在车道的层面上,构建应急疏散扩展网络流模型,研究如何减少交叉口合流点和冲突点的数量,从而提高应急道路疏散效率。在基于车道建模的疏散方案中,交叉口处的某些转向是受限制的,这种疏散方案通过对车辆疏散路径进行诱导,最大限度的避免交叉口冲突点以及合流点的产生,将许多具有潜在交通延误的交叉口变成了提供不间断流的交通设施,从而减少了疏散时间,有利于提高路网整体疏散效率。本文把车道作为研究实体,克服了传统的路段层面上的节点-弧网络模型的不足,充分体现了交叉口冲突点和合流点存在与否与存在多少的情况,通过消除交叉口冲突点、降低合流点数量以减少交叉口的延误和总的疏散时间。在此基础上,本文提出以总体疏散费用最小为目标,以消除冲突点、减少合流点、流守恒、流非负、节点和弧段的通行能力限制等为约束条件的扩展网络流模型,用于求解区域疏散最佳交通组织策略,特别是交叉口处的交通组织策略。本文建立了一个基于车道层面的小型疏散网络,利用Lingo软件求解该数学规划模型。该小型疏散网络的计算结果表明:采用传统的路段层面上的节点-弧网络模型求得的每单位小时路网模型内车流疏散费用为68h,而应用本文所提出的基于车道层面的疏散扩展网络流模型,每单位小时路网模型内车流疏散费用为64h,疏散效率提高了5.88%。效率提高的原因在于:在同样程度最小化疏散费用的同时,基于车道层面的扩展网络流模型最小化了冲突点及合流点数量,而传统的路段层面上的节点-弧网络模型没有将冲突点及合流点的影响考虑在内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 国内外研究现状评价
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 研究方法及技术路线
• 第2章 基于车道建模的应急疏散路径规划问题分析
• 2.1 应急疏散影响因素分析
• 2.1.1 灾害的分类及分级
• 2.1.2 待疏散人员疏散时的特征
• 2.1.3 疏散区域的交通状况
• 2.2 传统的基于路段层面的节点-弧网络模型的特点
• 2.3 交叉口冲突点和合流点对疏散延误的影响
• 2.4 基于车道层面的疏散路网模型的特点
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于车道层面的应急疏散路径规划模型
• 3.1 解决疏散路径问题的理论描述
• 3.2 基于车道层面的疏散模型的构建
• 3.2.1 建模的基本思想
• 3.2.2 建立基于车道层面的应急疏散路径规划模型
• 3.3 模型的简化
• 3.3.1 多车道模型中的车道变换
• 3.3.2 多车道模型的简化
• 3.3.3 多车道模型简化后的特点
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于混合整数规划方法的算例分析
• 4.1 解决路径规划问题的混合整数规划方法
• 4.2 算例分析
• 4.2.1 建立疏散路网
• 4.2.2 模型求解结果及分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 攻读学位期间参加的科研项目
• 致谢