[发明专利]一种用于城市交通网络应急疏散规划的新型启发式算法

说明书

技术领域

本发明涉及用应急疏散规划领域，具体地说，特别涉及到一种用于城市交通网络应急疏散规划的新型启发式算法。

背景技术

在城市中，发生灾难或突发事件之后，交通应急疏散对于灾难区域内人员撤离、应急救援车辆进行救援等方面起着至关重要的作用。尤其灾区内人员撤离，讲究实效性。如果不能提前做好应急疏散的预案，在遇到紧急情况时及时建立畅通的应急疏散网络，就会导致道路堵塞，人员不能有效撤离，造成生命和财产损失。

为了在发生突发情况时有序实施交通组织、提高疏散效率，就需要城市交通的管理者做好交通应急疏散规划。只有应用了合理有效的应急疏散规划，才能提高网络疏散效率，使得人员及时撤离，也能帮助车辆进入灾区进行抢险救灾。

交通应急疏散规划是针对某一特定区域网络在特定情况下，根据特定的应急疏散需求进行的交通规划。交通应急疏散规划的优化方法是指，在规划某一网络在特定情况下的应急疏散方案时，我们使用数学建模的方法来抽象交通网络以及相应的出行者数据，并通过优化算法来求解数学模型，最终得到疏散规划方案的规划方法。

应急疏散规划问题往往通过仿真或优化的方法来解决。基于仿真的应急疏散规划方法是用来评价已有的规划方案从而选择最好的方案，而基于优化的应急疏散规划方法是用来找到直接求得最优的规划方案。在优化的方法中，关键是模型要能反映现实中网络以及出行者的特性，包括疏散需求、出行者撤退路径选择行为等。随着应急疏散规划方法的不断进步，需要根据现实情况和技术进步，开发出效率更高、运行结果更好的应急疏散规划算法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种用于城市交通网络应急疏散规划的新型启发式算法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种基于用户异质时间价值与拥堵费用预算的交通分配方法，包括如下步骤：

1)建立城市应急疏散网络

首先针对特定的建筑或公共场所做好疏散预案，确定进行疏散的区域范围，并依据区域范围建立应急疏散网络；所述应急疏散网络具有若干起点和终点，疏散人员通过起点通行至终点，逃离出疏散的区域范围；

2)建立适用于应急疏散网络的优化模型；

针对应急疏散网络建立双层模型，双层模型包括上层模型和下层模型；

所述上层模型用于优化整体疏散时间，其过程如下：

目标函数：

对道路同行容量的约束：

对连接体的约束条件：

连接体与道路数量关系约束：

所述下层模型为动态交通分配模型，其过程如下：

目标函数：

约束条件

上述公式中集合、参数和变量的含义如下：

集合

C表示路段元胞集合，在动态交通分配中，设每个路段或路口为一个元胞；C_S表示元胞集合；C_R表示源元胞集合，交通流由源元胞产生；E表示连接体集合；E_S表示终点连接体集合；E_R表示路段连接体集合；E_I表示交叉口连接体集合；表示指向元胞ρ的连接体集合；表示从元胞ρ出发的连接体集合；表示指向元胞ρ的上游元胞集合；表示从元胞ρ出发的连接器指向的下游元胞集合；T表示进行疏散规划的分段时间区间集合；

参数

c_ρ表示元胞ρ内允许的最大车辆数；q_ρ表示元胞ρ允许进出的最大车辆数；n_ικ，θρ在一个路段两个方向ι→κ和θ→ρ上的路段数量；表示在时间区间t内元胞ρ的自然流速率；M_t表示时间区间t内产生用户最优交通流的成本；ζ_ρ表示元胞ρ内初始车辆数；表示时间区间t内从元胞ρ产生的疏散需求；

变量