基于动态交通分配的路网应急疏散模型

清华大学学报(自然科学版)2009年第49卷第8期

CN11-2223/NJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2009,Vol.49,No.8w5

doc.guandang.net

基于动态交通分配的路网应急疏散模型

陈岳明,　萧德云

(清华大学自动化系,北京100084)

摘　要:实施科学有效的应急疏散策略对提高城市交通应急响应能力、节约救援时间和降低灾害带来的生命财产损失具有重要的作用。考虑到应急过程的动态特性,采用动态交通分配方法来进行应急疏散。首先,给出模型的约束条件,提出基于疏散时间最短的系统优化动态交通流分配模型。然后运用Pontryagin最小值定理来获得模型最优解,同时对是否是最优解的充要性给予证明。仿真算例结果表明所提出的应急疏散模型能在较短的时间内完成对指定区域的应急疏散,能较好地用于解决交通应急疏散问题。

关键词:交通管理;应急疏散;动态交通分配;Pontryagin

最小值定理

中图分类号:U491

文章编号:1000-0054(2009)08-1102-04

文献标识码:A

安全区域,从而尽量使紧急事件带来的影响和破坏降到最低。应急疏散作为智能交通系统的一个重要组成部分,国内外展开了广泛的研究。Yamada运

用最小成本流问题来对区域行人撤退至避难所进行交通分配,Campos提出了一种k-最短路方法来确定最优的独立撤退路径,温丽敏以“重大事故应急疏散研究”为题,首次系统探讨了有毒物质泄漏情况下的人员疏散和组织技术问题,以上研究都取得了重要的应用。但是路网疏散过程是一个依时过程,车辆与路段流量都是随着时间改变的时间函数,且疏散区域的交通需求函数也是时变的。因此,路网疏散模型的建立需要借助于将路网视为动态网络的动态网络建模技术。动态交通分配着眼于估计和预测给定交通网络短时间内的动态交通流模型,能够给出

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瞬时的交通流分布状态,将时变的交通需求合理分配到不同的路径上,以降低系统总体费用。本文结合交通路网的实际特征,基于动态交通分配理论,研究以总疏散时间最短为优化目标的应急疏散方法,建立疏散模型,分析其最优的交通流量分布模式,对路网交通流进行应急疏散。

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Dynamictrafficassignment-based

methodforreal-timetraffic

managementduringemergency

evacuation

CHENYueming,XIAODeyun

(DepartmentofAutomation,TsinghuaUniversity,

Beijing100084,China)

Abstract:Effectiveemergencyevacuationtrafficmanagementisanimportantpartofurbantrafficsystemmanagement,whichreducesrescuetimesandpropertylosses.Theapproachdescribedinthispaperisbasedondynamictrafficassignmentsthatconsidertrafficnetworkchangesduringemergencyevacuationsasadynamicsystem.Adynamicoptimaltrafficassignmentmodelisdevelopedbasedontheshortestemergencyevacuationtimeandthesystemconstraints.Then,theoptimalsolutiontotheevacuationproblemisobtainedusingthePontryaginminimumprinciplewiththenecessaryconditionsshowntobesufficient.Anumericalexampleillustratesthatthisapproachimprovesemergencyevacuationsandcanbeusedtoimprovetrafficemergencymanagement.

Keywords:trafficmanagement;emergencyevacuation;dynamic

trafficassignment;Pontryaginminimumprinciple

1　疏散模型

用有向图G(N,A)描述一个交通网络,其中N为网络节点集,A为有向弧集,即路段集,路段a∈A。假设N包括3个子集:起点集、终点集和中间节点集。这3个子集是相交的,因为有些节点可能同时是起点、终点和中间点。本文一般采用k表示起点或中间点,n表示终点。A(k)表示有向路段起点是k的路段集合,B(k)则表示有向路段终点是k的路段集

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收稿日期:2008-05-07

基金项目:国家“十五”科技攻关项目(2005BA414B09);

国家“十一五”科技支撑项目(2007BAK12B15)

路网应急疏散问题是指当城市发生影响交通的作者简介:陈岳明(1981—),男(汉),湖南,博士研究生。:,