[發明專利]基于服務水平的城市防疫封鎖線優化設計軟件

在審

• 申請號: 202110771018.1
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113408819A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 林宏志;于璐
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26;G06N3/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于服務水平的城市防疫封鎖線優化設計軟件，屬于交通工程技術領域。防疫封鎖線是阻斷病毒傳播的有效手段，在抗擊新冠病毒的斗爭中得到了廣泛使用。然而，如何在保障一定服務水平的條件下，使投入的防疫檢查站數目最小成為一個亟待解決的技術問題。本發明提出了一個雙層規劃模型，其上層模型為防疫檢查站的優化配置，下層模型為交通系統平衡，其中排隊等待時間由排隊論計算得出，而且看作是廣義出行時間的一部分。設計了一種啟發式算法求解該雙層規劃模型，其下層為連續平均算法，而上層為帶精英策略的遺傳算法。采用免費開源的R語言開發了計算軟件。具體的實施表明本發明對于政策制定者確定防疫封鎖站的最佳部署策略十分有效。

技術領域：

本發明提出了一種基于服務水平的城市防疫封鎖線優化設計軟件，屬于交通工程技術領域。

背景技術：

防疫封鎖線是對進出指定地理區域(例如社區，城市或地區)的人員的限制，只有經過體溫檢測合格的人員才能通過封鎖線。事實證明，這是防止傳染性病毒擴散到其他城市的有效方法。然而，據報道，在防疫封鎖線周圍排隊時間過長，等待成本太高。因此，優化排隊系統以提高檢測服務水平十分必要。本發明旨在提出一種沿封鎖線部署檢查站以確保最長等待時間的軟件，是一種在檢查站的投入成本和旅客的等待成本之間取得平衡的方法。

目前還沒有對沿封鎖線的檢查站的最佳部署(如位置和數量)的技術。然而，類似的問題——邊界線通行費的確定，已經被探討了很多。邊界通行費是私家車進入一個限制區域(通常是在市中心內)所支付的費用，它作為出行需求管理策略的一部分，可幫助緩解該區域內的交通擁堵，并已在全球許多城市成功實施，例如倫敦、斯德哥爾摩和新加坡。早期的研究表明，邊界線策略的效果主要取決于收費地點和收費水平(May等，2002；Verhoef，2002)。

邊界線收費和防疫封鎖線都是圍繞限制區域的進口路段運作，不同之處在于，封鎖線定價旨在確定最佳收費水平，而防疫封鎖線則旨在確定檢查站的最佳數量。一般而言，路網的隊列長度與收費水平和收費站位置高度相關。此外，在邊界線收費中通常認為政策制定者收取通行費是為實現社會福利最大化。根據Marshallian測量法，社會福利定義為總收益減去總成本。在21世紀初Verhoef(2002)、May等人(2002)、 Mun等(2003)、Santos(2004)、Shepherd和Sumalee(2004)、Zhang和Yang(2004)以及Yang等(2004)都研究過這個問題。

社會福利最大化原則關注的是系統效率，常會損害公平，因為部分旅客的服務水平可能會大幅下降，導致邊界線策略無法達到應有的效果。過去，研究人員曾探討過與收費策略有關的公平問題。為了確定最佳的收費位置和收費水平，Sumalee等人(2005)以及Maruyama和Sumalee(2007)開發了一種基于遺傳算法的方法，用于實現考慮公平性約束的社會福利最大化。Abulibdeh等(2015)利用始發地-目的地數據評估了加拿大最大城市實施邊界線收費方案的縱向公平效應。Souche等人(2015)和Souche等人(2016)利用社會和空間指標(Gini、Theil和Atkinson指數)模擬了封鎖線定價對公平的影響。他們的結論是，引入收費會增加不平等?？紤]到空氣污染物可能從封鎖線內轉移到封鎖線外，Afandizadeh和Abdolmanafi(2016a)研究了邊界線收費中的環境公平問題。Camporeale等人(2019)考慮到與邊界線收費策略相關的彈性需求，利用 Theil指數探討了公平效應。因此，通常設計一個帶公平約束的雙層優化模型來解決各種不公平的問題。

除了公平問題，環境因素也常常被納入技術。Amirgholy等(2015)提出了一個均衡模型來評估邊界線收費方案對消費者福利和空氣污染的長期不利交通影響。Gühnemann等(2016)分析了邊界線收費對社會福利最大化和減少當地空氣污染的影響。Li等(2019)重點研究了環境友好型的邊界線收費設計問題，以保證一個可接受的路網服務水平。