地震、台风、雨雪、火灾、化学工业制品泄漏等自然或者人为灾害给我国许多大城市的发展带来了不可估量的损失。从2005年的中国吉林石化爆炸,到2008年的南方雪灾、汶川地震,再到各种校园爆炸、商场火灾等案件都充分说明安全应急措施的开展离不开交通运输系统。实施科学有效的应急疏散策略对提高交通运输系统的应急响应能力、减少救援时间和降低灾害带来的生命财产损失具有重要的作用。由此,当前研究高效、可靠的交通安全应急疏散方法及其实现系统是当前交通科技领域攻关的重要方向。
国内外许多学者针对安全应急疏散理论,尤其在最优化疏散路径规划模型和求解算法等方面进行了深入研究并取得丰硕成果。例如,国外Southworth F(1991)等对区域交通疏散的建模技术以及相关的研究成果进行了综合分析,提出了交通疏散建模应该包括的五大步骤[1]:①疏散交通需求预测子模型,用于对疏散区域的被疏散人口以及机动化程度进行需求预测;②交通疏散响应时间子模型,即疏散交通流的加载率模型;③疏散目的地选择模型;④交通疏散路径分配子模型;⑤疏散方案的评估。Barret B(2000)等在假设“被疏散者的行为能够被完全控制而听从指挥”的理想条件下,提出了飓风应急疏散的模型架构。他们的模型框架要求交通疏散模型能够通过对飓风的信息进行存储和分析、并实时分析路网动态信息、且采用仿真手段获得交通出行生成、出行分布和路径选择的应急决策方案[2]。Liu(2006)等面向疏散情景的动态性和不确定性难题,结合动态网络建模方法和自适应控制方法,提出了在应急情境下用于交通管理的自适应控制模型(Model Reference Adaptive Control,MRAC),在他们提出的应急架构中,嵌入了DTA,利用DTA获得的系统最优解作为控制目标,通过采集实际交通路网状态与控制期望进行动态对比,从而获得最终的交通应急控制策略[3]。
与前述研究成果不同的是,De Silva F和Eglese R(2000)两位学者创新性地将GIS技术引入交通仿真模型,搭建了仿真模型GIS一体化架构的空间决策支持系统。他们的模型以GIS获得的交通路网状态作为仿真动态更新路网的信息基础,能够为实时的交通应急疏散计划提供方案[4]。在此基础上,Stepanov A通过建立多目标整数规划的数学模型,并借助SAS9.1.3优化求解器求解模型,获得交通疏散的最优路径;它们基于M/G/C/C排队网络模型的仿真程序LESLAM和MGCCSimul对疏散方案进行仿真评估[5]。Hossam Abdelgawad在其博士论文中,重点提出了一种创新的集成交通应急体系架构,该架构面向大型复杂交通网络,首先采用交通需求估计模型针对不同交通方式(公共汽车、地铁、小轿车等)、不同出行时间和空间分布估计疏散交通需求;然后利用最优时空疏散模型OSTE综合分析疏散的计划、路径和目的地,最后基于VRP模型计算获得最优的路径和疏散策略[6]。
在国内,高超等利用美国橡树岭国家实验室的疏散仿真软件OREMS研究了大型组织活动的应急疏散策略,对城市道路交通应急疏散问题作了探讨,并对应急情境下的车辆让行、信号控制等交通组织方式进行了分析[7]。朱茵等[8]将事件经验、知识推理和Dijkstra算法有机集成,研究实现交警特勤优化路径的计算方法,其侧重点集中在场站、大型集会、大型建筑范围,重点研究的是人和车辆的疏散问题。宫建在其硕士学位论文中以北京奥运会等大型集会为具体研究场景,建立了场站内部、建筑内部人和车辆的疏散模型和算法[9];史玉峰、李周清分别在他们的博士学位论文中重点研究了战时物资运输或者广域地区交通应急联动救援等车辆调度与交通路径规划问题[10,11]。
综上所述,国外的研究现状存在如下几个方面特点:
1)研究起步早,历时一个多世纪了,面向的局部和大区域范围,涵盖了包括自然灾害、突发性人为灾难等应急决策体系内容。
2)数理模型、计算机仿真模型以及软件系统的开发成果十分丰富且较为完善。(www.xing528.com)
国内的研究现状则存在如下特点:
1)侧重在大型场站、集会场合和大型集会活动的交通组织与应急规划。
2)主要面向人和机动车辆的交通应急方案;研究的模型综合性和适用性有限。
3)缺乏自主、优秀的交通疏散应急仿真系统软件。
当前多数交通疏散的研究成果集中在理论建模、算法开发和仿真研究层面,没有考虑融入实时地理位置信息和无线数据通信等实际应用技术,真正结合理论模型和算法、立足于实际应用场景而展开系统设计与实现的研究成果依旧鲜见。
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