基于情景分析的應(yīng)急疏散車輛配置模型

《基于情景分析的應(yīng)急疏散車輛配置模型》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、基于情景分析的應(yīng)急疏散車輛配置模型摘要：在情景模式影響疏散點(diǎn)疏散人員數(shù)量及疏散最晚完成時(shí)間限制的條件下，研究了避難所應(yīng)急疏散車輛配置計(jì)劃及各種情景模式下的車輛出車任務(wù)安排，以疏散車輛出車安排為下層模型，以期望疏散總時(shí)問最小化車輛配置計(jì)劃為上層模型建立了車輛配置及出車任務(wù)安排的雙層規(guī)劃模型。設(shè)計(jì)了結(jié)合CPLEX內(nèi)置算法的模擬退火算法，最后用算例進(jìn)行了仿真研究。關(guān)鍵詞：情景分析；車輛配置；應(yīng)急疏散；雙層規(guī)劃模型中圖分類號(hào)：F016文章標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-322102-0135-05引言對(duì)于許多突發(fā)性災(zāi)害事件，防止和減少人員傷亡的關(guān)鍵措施之一就是制定合理的應(yīng)急疏

2、散決策。早在20世紀(jì)60年代已經(jīng)有國外學(xué)者針對(duì)應(yīng)急疏散決策的一般概念與研宄框架進(jìn)行了一定的探討。此后隨著近年來突發(fā)事件的頻繁發(fā)生，眾多學(xué)者對(duì)應(yīng)急疏散問題進(jìn)行了多方面研究。從模型研究的角度看可大致分為微觀模型與宏觀模型兩大類，其中微觀模型著重于研究疏散個(gè)體的特性，通過模擬各種可能因素對(duì)疏散個(gè)體選擇疏散路徑的影響并對(duì)人員疏散過程中的一些動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行研宄。如將行人視為相互作用的粒子考慮人員疏散影響的社會(huì)力模型；通過構(gòu)造一系列規(guī)則通過元胞之間簡單的相互作用來模擬應(yīng)急疏敝動(dòng)態(tài)過程的元胞自動(dòng)機(jī)模型；考慮疏散個(gè)體在疏散過程中排斥作用的格子氣模型等。微觀模的優(yōu)點(diǎn)足針對(duì)疏散個(gè)體直接

3、建模，表現(xiàn)疏散個(gè)體的思考能力和對(duì)環(huán)境刺激的響應(yīng)能力，結(jié)合不同的因素能對(duì)疏散過程中出現(xiàn)的典型動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行模擬和分析。微觀模型的缺點(diǎn)是這類模型主要是針對(duì)疏散者個(gè)體的研究，當(dāng)出現(xiàn)區(qū)域性突發(fā)事件需要應(yīng)急疏散時(shí)，很難為決策部門組織應(yīng)急疏散決策提供有效的參考。宏觀模型一般是從區(qū)域疏散情況出發(fā)研究疏散方案，可以為決策部門提供有效的參考。宏觀模型方面，Campos等基于圖論中的最短路算法，以最大化總通行能力與行駛時(shí)間比為目標(biāo)建立了應(yīng)急疏散路線決策模型，并在核電站事故背景下研究了疏散點(diǎn)與避難所的k條獨(dú)立疏散路線；Konyeomewkewkul等在颶風(fēng)或洪災(zāi)情景模式下考慮避難所選址對(duì)

4、待疏散人員應(yīng)急疏散路線選擇以及總疏散時(shí)間的影響，建立了一個(gè)雙層規(guī)劃模型用于選擇避難所以及相應(yīng)的疏散路線，設(shè)計(jì)了求解該模型的遺傳算法；Yamada運(yùn)用最小成本流模型對(duì)交通流疏散分配問題提出了最短路撤退計(jì)劃方案，該模型是以疏散者撤離至所選避難所的行程總和最小化為目標(biāo)函數(shù)；Yi等考慮了受傷人員應(yīng)急疏散、應(yīng)急物資調(diào)度以及醫(yī)院救治傷員速率等多種因素，建立了人員疏散與應(yīng)急物資協(xié)同調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)流優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了求解該模型的兩階段蟻群優(yōu)化算法；張江華等在容量限制情形條件下研究了存在優(yōu)先順序的多源點(diǎn)應(yīng)急疏散問題，引入k最短路概念設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化啟發(fā)式算法以求解所建立的模型；宋瑞等考慮利

5、用公交車進(jìn)行應(yīng)急疏散情況下的公交車輛運(yùn)行計(jì)劃優(yōu)化問題，以最小化疏散總時(shí)間為目標(biāo)建立了不確定需求情況下的選址一路徑優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)了求解該模型的混合啟發(fā)式算法；霍良安等以展會(huì)應(yīng)急疏散問題為背景，研究了應(yīng)急通道設(shè)置對(duì)應(yīng)急疏散情況下路網(wǎng)用戶均衡影響的雙層規(guī)劃模型；馬浩博等在考慮災(zāi)害擴(kuò)散的實(shí)時(shí)影響前提下，以最小化通過疏散路徑所需的總時(shí)間為目標(biāo)建立了應(yīng)急疏散路徑選擇優(yōu)化模型；王永明等構(gòu)建了非常規(guī)突發(fā)事件背景下具有時(shí)間限制的區(qū)域路網(wǎng)疏散能力評(píng)估與交通組織設(shè)計(jì)模型并且進(jìn)行了仿真研究。本文針對(duì)避難所車輛配置計(jì)劃問題進(jìn)行研究，在考慮不同情景模式下所負(fù)責(zé)疏散點(diǎn)具有不同待疏散人員數(shù)量及疏

6、散最晚完成時(shí)間限制情況下，合理配置車輛并針對(duì)各種情景模式安排每一車輛的疏散出車任務(wù)以使期望疏散總時(shí)間最小化。1數(shù)學(xué)模型1.1問題描述在許多自然災(zāi)害情況下需要將受威脅群眾進(jìn)行疏散，設(shè)某個(gè)避難所負(fù)責(zé)所在地區(qū)的N個(gè)疏散點(diǎn)的群眾疏散任務(wù)，根據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)該地區(qū)共有M種情景模式需要對(duì)群眾進(jìn)行疏散，不同情景模式下各疏散點(diǎn)待疏散人員數(shù)量及最晚疏散完成時(shí)間限制有所不同，各種情景模式出現(xiàn)的概率可由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)給出。該避難所需要從H種不同車型中選擇配置一定數(shù)量的車輛以應(yīng)對(duì)各種情景模式下的應(yīng)急疏散任務(wù)，每一輛車根據(jù)其車型不同具有不同的平均速度、單位載人量以及配置所需單位成本，避難所可用于配置

7、應(yīng)急疏散車輛的總可用資金具有一定的限制。在給定避難所的車輛配置方案前提下，可以通過合理組織安排車輛的多車次疏散出車任務(wù)使得各種情景模式下所需疏散時(shí)間最短，為避免疏散時(shí)的組織混亂假設(shè)同一輛車只負(fù)責(zé)一個(gè)疏散點(diǎn)的應(yīng)急疏散任務(wù)。在滿足現(xiàn)有的限制條件下，如何合理配置所需的車輛以及每一車輛在各種情景模式下的疏散出車任務(wù)使得疏散所需期望總時(shí)間最短？建模之前根據(jù)問題背景作如下假設(shè)：a）各種情景模式下各疏散點(diǎn)待疏散人員數(shù)量及疏散最晚完成時(shí)間限制己知；b）各種情景模式出現(xiàn)的概率己知；c）避難所至各疏散點(diǎn)的距離已知；d）各種類型的運(yùn)輸工具屬性已知；e）可用于配置車輛的資金限額己知。1