路网应急疏散问题研究及仿真应用

摘要

路网应急疏散问题是指当城市发生突发性事件时,通过路网将时间区域的人口和交通流疏散到安全区域,最大限度地避免或减少突发事件带来的人员伤亡和财产损失。因此如何将待疏散区域内的人群,在最短的时间内疏散到目的区域,是社会课题城市灾害应急管理的首要目标。
　　制作路网应急疏散预案的关键是求解疏散路径规划问题,在这方面,已有大量的研究成果,包括Campos的K-最短路方法、Dunn等研究的最大流方法、线性规划方法等。其中CCRP方法是近年大家较为关注的一种可行性算法。本文围绕该算法的改进及应用进行研究,主要工作如下:
　　1)CCRP算法的实现与改进:实现了CCRP算法,并基于原算法设计了一种考虑动态人员流的算法。实际情况中,待疏散地区的人员并非初始时刻全部在源节点等待疏散,针对此种情况,在算法中引入超级节点,在计算过程中使人员流随时间逐步进入源节点,并且可以与中观层次的建筑物疏散衔接,将其人员输出流作为算法的输入数据,更加贴合实际情况。
　　2)设计了仿真实验系统,用户交互式的输入场景拓扑建模所需要的数据,进行计算之后可以实时动态的演示人员在路网中疏散的过程,并且可以在系统中实时动态显示算法计算的结果。
　　3)仿真结果分析:以光谷地区作为示例场景,做了大量的测试并对其结果进行分析,得到如下结果与结论:①疏散场景不同时段具有不同的人数及分布,针对典型时段设计了对应的疏散预案。②分析了人员数量对疏散时间的影响,从疏散安全角度针对具体情况给出了安全疏散人数上限。③针对光谷这一具体场景,在人员较多的典型时段,对其上的路段进行灵敏度分析,并给出疏散的关键路径建议。

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究开发情况

1.3论文的研究工作

2路网疏散问题的建模

2.1路网疏散问题的数学建模方法

2.2路网疏散问题的网络建模方法

2.3初始人口分布的建模

3疏散路径规划问题的求解方法

3.1 CCRP原始算法

3.2 算法实现的详细描述及微调

3.3 源节点人数时变的CCRP算法

4疏散路径规划的可视化仿真

4.1所需的数据

4.2数据库及数据模型设计

4.3功能模块设计及系统设计与实现

4.4模拟实验及结果分析

5总结与展望

5.1主要工作总结

5.2展望

致谢

参考文献