应急条件下道路交通网络的可靠性研究

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近年来全球各地突发事件的频繁发生,造成一定的人员伤亡和财产损失,不仅对公共安全带来了威胁,同时也对城市交通系统的可靠运行提出了巨大的挑战,这对突发事件下应急疏散交通管理提出了更高的要求。由于日常情况下以及应急条件下的交通需求对交通网络的要求具有差异性,然而目前在交通网络设计方面已有研究大多数只考虑了日常出行需求,所提出的解决方案并不适用于应急疏散交通网络。因此系统分析应急疏散交通的特征,并以此为基础建立道路交通网络的应急可靠性评价模型以及相应的交通网络设计,可以为相关部门进行交通规划提供可靠依据,具有一定实际意义。为了评估为日常需求所设计的网络在多大程度上能满足短时间内激增的应急疏散需求,即对道路交通网络的应急可靠性进行评价时,仅考虑路网自身固有的物理结构是不够的,还要同时考虑网络用户即疏散者的疏散行为,以及管理者在疏散过程中应用的应急管理手段。因此,为了衡量为日常交通需求所设计的道路网络对短时间内激增的应急疏散需求的满足程度,本文首先对应急疏散交通特性,包括交通流特性、交通需求特性以及交通网络特性进行分析,结合常见的应急交通管理措施提出了应急可靠性的概念以及评价指标。其次,构建了一个双层规划模型描述所提出的应急可靠性评价问题,上层问题以网络应急可靠性最大为优化目标,同时考虑应急条件下所采取的可逆车道措施的影响;下层采用带通行能力限制的交通分布分配组合模型,来描述应急条件下疏散交通对路径以及避难所的选择行为,同时考虑了拥挤交通流的特点。对下层模型通过添加虚拟节点,将带通行能力限制的交通分布分配组合模型转化为多起点单终点带通行能力限制的UE分配问题进行求解;为了避免陷入局部最优,设计了遗传算法对所建的双层规划模型进行求解。接着,借助于上述的交通网络应急可靠性评价模型,构建了关键路段识别方法,并在有限的车道扩建成本约束以及考虑实施可逆车道管控措施的前提下,针对(1)以交通网络应急可靠性达到最大为目标;(2)综合考虑日常出行以及应急疏散两类情形对于交通系统的双重要求,分别提出了相应的交通网络设计模型,并设计了算法求解出最优的可行车道扩建以及分配方案。最后以实际道路网络对本论文提出的模型以及算法进行测试。计算结果表明,该模型能对网络在应急条件下的容量可靠性进行合理评估,以及提出的算法应用于实际网络具有可行性。
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