[發明專利]一種用于城市交通網絡應急疏散規劃的新型啟發式算法

在審

• 申請號: 201710670436.5
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107341580A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 謝馳;萬炎杰;劉海洋
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司31227
• 代理人: 孟旭彤

技術領域

本發明涉及用應急疏散規劃領域，具體地說，特別涉及到一種用于城市交通網絡應急疏散規劃的新型啟發式算法。

背景技術

在城市中，發生災難或突發事件之后，交通應急疏散對于災難區域內人員撤離、應急救援車輛進行救援等方面起著至關重要的作用。尤其災區內人員撤離，講究實效性。如果不能提前做好應急疏散的預案，在遇到緊急情況時及時建立暢通的應急疏散網絡，就會導致道路堵塞，人員不能有效撤離，造成生命和財產損失。

為了在發生突發情況時有序實施交通組織、提高疏散效率，就需要城市交通的管理者做好交通應急疏散規劃。只有應用了合理有效的應急疏散規劃，才能提高網絡疏散效率，使得人員及時撤離，也能幫助車輛進入災區進行搶險救災。

交通應急疏散規劃是針對某一特定區域網絡在特定情況下，根據特定的應急疏散需求進行的交通規劃。交通應急疏散規劃的優化方法是指，在規劃某一網絡在特定情況下的應急疏散方案時，我們使用數學建模的方法來抽象交通網絡以及相應的出行者數據，并通過優化算法來求解數學模型，最終得到疏散規劃方案的規劃方法。

應急疏散規劃問題往往通過仿真或優化的方法來解決。基于仿真的應急疏散規劃方法是用來評價已有的規劃方案從而選擇最好的方案，而基于優化的應急疏散規劃方法是用來找到直接求得最優的規劃方案。在優化的方法中，關鍵是模型要能反映現實中網絡以及出行者的特性，包括疏散需求、出行者撤退路徑選擇行為等。隨著應急疏散規劃方法的不斷進步，需要根據現實情況和技術進步，開發出效率更高、運行結果更好的應急疏散規劃算法。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種用于城市交通網絡應急疏散規劃的新型啟發式算法，以解決現有技術中存在的問題。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

一種基于用戶異質時間價值與擁堵費用預算的交通分配方法，包括如下步驟：

1)建立城市應急疏散網絡

首先針對特定的建筑或公共場所做好疏散預案，確定進行疏散的區域范圍，并依據區域范圍建立應急疏散網絡；所述應急疏散網絡具有若干起點和終點，疏散人員通過起點通行至終點，逃離出疏散的區域范圍；

2)建立適用于應急疏散網絡的優化模型；

針對應急疏散網絡建立雙層模型，雙層模型包括上層模型和下層模型；

所述上層模型用于優化整體疏散時間，其過程如下：

目標函數：

對道路同行容量的約束：

對連接體的約束條件：

連接體與道路數量關系約束：

所述下層模型為動態交通分配模型，其過程如下：

目標函數：

約束條件

上述公式中集合、參數和變量的含義如下：

集合

C表示路段元胞集合，在動態交通分配中，設每個路段或路口為一個元胞；C_S表示元胞集合；C_R表示源元胞集合，交通流由源元胞產生；E表示連接體集合；E_S表示終點連接體集合；E_R表示路段連接體集合；E_I表示交叉口連接體集合；表示指向元胞ρ的連接體集合；表示從元胞ρ出發的連接體集合；表示指向元胞ρ的上游元胞集合；表示從元胞ρ出發的連接器指向的下游元胞集合；T表示進行疏散規劃的分段時間區間集合；

參數

c_ρ表示元胞ρ內允許的最大車輛數；q_ρ表示元胞ρ允許進出的最大車輛數；n_ικ，θρ在一個路段兩個方向ι→κ和θ→ρ上的路段數量；表示在時間區間t內元胞ρ的自然流速率；M_t表示時間區間t內產生用戶最優交通流的成本；ζ_ρ表示元胞ρ內初始車輛數；表示時間區間t內從元胞ρ產生的疏散需求；

變量