国外道路交通应急区域疏散的研究现状及启示
2015-02-06 20:29:23   来源:tranbbs.com      作者:安实    评论:0 点击:

作者简介:

安实,男,1968年3月出生,博士,教授、博士生导师。任教于哈尔滨工业大学管理学院,教学学科为:管理科学与工程、交通运输工程。著有《城市静态交通管理理论与应用》,并先后承担多项国家级与省级科研项目。

1、国外研究现状   

从应对各种自然灾害和人为灾害的角度,国外提出了灾害应急管理(Disaster/Emergency Management)的概念。灾害/应急管理可以按照发生时间的先后划分为以下四个阶段:减轻(Mitigating)、准备(Preparing)、响应(Responding)和恢复(Recovering)。

作为灾害/应急管理响应阶段的关键策略,区域疏散的涵义是指在一定的安全时限内,人员从危险区域移动到安全地点的运动过程。在这个过程中,管理者需要预测灾害影响的时空演化规律、划定疏散区域、发布疏散指令、估计疏散交通需求和疏散者的响应形式、引导疏散者到临近的疏散通道上和更新交通信号来有效的疏散交通。

道路疏散

有关疏散的研究所涉及的内容十分广泛。

(1)从疏散范围上,可以将疏散分为建筑物内部疏散(例如大型商场、体育场馆等,Buildings Evacuation)、运输工具内部疏散(飞机、轮船等)、小区疏散(Neighborhood Evacuation)和区域疏散(RegionalEvacuation)。

(2)按疏散发生时有无通知可以分为有通知疏散和无通知疏散(Notice Evacuation and No-NoticeEvacuation)。前者主要针对诸如地震、台风等可以大致预测发生地点和发生时间的灾害,而后者则主要针对恐怖袭击以及有毒物质运输过程中的泄漏等灾害,由于这些类型的灾害很难预测发生的地点和时间,因而其疏散往往是在没有通知的情况下发生的。

(3)从疏散的交通控制措施角度,总体上可以分为需求控制措施和供应控制措施。需求控制措施主要是指分阶段、分优先级的对整个受灾区域内各个疏散小区进行有计划、有步骤地疏散(Staged Evacuation),从而在一定程度上控制交通需求量;供应控制措施,主要是考虑如何对现有疏散路网基础设施进行控制,从而最大限度的利用现有的道路资源,其措施主要包括:疏散路径分配(Evacuation Routing)、某些路段的逆行车道设置(Contra-Flow Lane)以及关键疏散通道上的信号控制调整(Signal Time Planning of Critical Corridor)等。

(4)从对疏散优化问题建模的角度,包括宏观疏散模型和微观疏散模型。宏观模型主要是用来求解疏散时间的下界,而没有考虑疏散时个体的行为(也就是理想状态下,驾驶员完全服从指挥条件下,疏散最短需要多长时间)。具有代表性的宏观疏散模型主要包括:基于动态网络流模型的宏观模型和基于交通分配模型的宏观模型。动态网络流模型按照传统图论的方法,将疏散小区作为节点,疏散路径作为弧段,从而进行最优问题的求解。基于交通分配的模型,往往假定疏散者完全服从应急管理者的指挥,这样,根据预测的交通需求,便可以按照静态或动态系统最优的交通分配模型,将疏散需求分配到路网上,从而计算疏散时间下界。微观模型能够标定个体的疏散行为和疏散者之间的相互作用。微观模型往往是通过仿真的方法,在考虑疏散个体行为及其相互影响的基础上,评估疏散措施的有效性和疏散所需的时间。

(5)从疏散模型的求解算法角度,多数可以分为基于线性规划的最优疏散方案求解方法和基于各种启发式算法的求解方法。前者可以通过强约束条件,得到疏散的最佳方案(疏散时间最短或单位时间疏散人数最大等),但是随着网络规模的扩大,决策变量和约束条件的增多,往往计算成本高昂,或不能求解。后者往往不能得到最优的疏散方案,而是得到次优的疏散方案,但其计算成本相对较低,可以适用于大规模的疏散网络问题求解。

2、存在的问题及启示

目前,国外在区域疏散规划(Regional Evacuation Planning)方面的研究成果十分丰富,但仍旧存在如下不足:

(1)回顾区域疏散领域过去的研究成果,多数集中在提出模型来估计疏散清空时间(EvacuationClearance Time),这些模型有MASSVAC,NETVAC,DYNEV和OREMS。它们也都将疏散交通需求作为输入,却很少有模型将疏散交通生成估计整合到他们的疏散模型中。此外,过去的研究多数假定一旦管理者发布了疏散指令,疏散者便完全服从指挥,所以以往的疏散模型的输入仅是凭经验绘制的疏散交通加载曲线,这往往是不符合现实的。

疏散交通需求的准确预测是有效进行区域疏散交通管理与控制的基本前提。大西洋沿岸的西方发达国家,尤其是美国,飓风灾害十分突出,相关区域疏散研究内容也十分丰富。飓风灾害发生后,美国应急管理部门(FEMA,FHWA等)进行了许多的调查、研究,因而在疏散需求方面积累了大量的数据和分析成果。目前,我国的应急疏散体制还不健全,因而在应急疏散规划过程中,疏散交通需求的预测,还应该借鉴传统的规划方法。

(2)缺乏一个综合建模框架来有效的集成各种疏散控制措施。如果多种疏散控制措施同时在疏散过程中执行,那么不同的措施之间必然存在着交互,而且会在同一时空路网上影响交通流的分布形态。如何有效地进行疏散集成建模成为新的理论难题。

(3)疏散网络交通流的本质特征还没有得到充分的刻画。有效疏散控制策略的生成,要求真实的捕获疏散过程中,时变的疏散交通需求、疏散网络上的交通流传播和潜在的排队形成和消散过程。而以往的网络流模型和静态交通分配模型,均无法反映这种疏散网络交通流的动态。

(4)以往的最优疏散控制策略设计中,还存在着一些不必要或不现实的假设。例如,分阶段疏散决策应该考虑疏散者对疏散指令的真实反应,而不是假设应急管理者可以完全掌控疏散者的疏散开始时间。

总之,我国目前各种灾害频繁发生,而从道路交通的角度考察区域疏散问题还没有得到充分的重视,因而在借鉴西方发达国家相关研究成果基础上,从道路交通分析的角度,建立包含各种交通管理与控制措施在内的集成区域疏散交通管理控制框架,进行区域疏散规划所涉及一系列相关理论的研究、仿真模型的开发将会成为迫切需要。

责任编辑:佚名

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