城市突发公共事件下混合流疏散问题研究

论文摘要

城市人员疏散是一个跨学科的复杂问题。国内外以往的研究多集中于建筑物内部疏散和利用单一步行或机动车作为交通工具疏散的研究。而由于我国非机动车拥有率高,针对居民开展的疏散演练较少,在紧急情况下居民很可能根据自己的判断采用多种交通方式进行疏散,从而导致混合流疏散的情况。多种方式的混合可能引起疏散时间的延误,也可能提高道路的利用率而减少疏散时间。目前避难规划中的步行疏散原则也缺乏科学的验证。因此,针对城市突发公共事件情况下的混合流疏散的研究具有重要意义。为了完整地描述复杂的混合流疏散过程,论文考虑多种因素,构建了城市突发公共事件下的混合流疏散模型的整体框架,主要包括三个部分:路网模块、离散动态宏观分析模块、微观混合流疏散模拟模块。路网模块利用基于GIS的疏散交通网络,描述道路设施、疏散对象、突发公共事件相关信息,划分网格并进行空间和属性信息离散化,为后面的两个模块搭建了运行平台;离散动态宏观分析模块,分析评价混合流疏散时需要动态更新的各种参数,综合考虑各种影响因素,结合国内外研究结果,构建了交通生成模型、避难场所选择模型、最短疏散路径选择模型、灾后路网通行能力模型、交通工具选择模型;微观混合流疏散模拟模块是论文的核心内容,为了更准确描述疏散交通的特殊性,利用一套统一网格空间,构建了两种道路入口交通生成模型和常态交通的疏散交通的切换模型,定义了疏散时机动车、自行车、行人的换道规则和交叉口规则,构建和实现了一套基于元胞自动机的混合流疏散模拟模型,并利用此模型开展了仿真研究。通过仿真计算,论文研究了疏散情况下各路段、各交通方式的交通流特性的变化规律,从而分析道路所处的状态,分析造成路段堵塞的原因;研究了不同的交通方式选择概率对疏散时间的影响以及最优的疏散时间;研究了道路限速和机动车和非机动车车道之间有无物理隔离等交通管制措施对疏散时间的影响,从而确定更优的交通策略。论文结果对疏散预案的科学制定和应急疏散过程中的交通管制科学决策都具有参考意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 疏散范围
• 1.2.2 路径选择
• 1.2.3 疏散工具选择
• 1.2.4 避难场所选择
• 1.2.5 疏散过程
• 1.2.6 交通流模型
• 1.2.7 元胞自动机仿真模型
• 1.2.8 基于元胞自动机的混合流模拟
• 1.3 研究内容和思路
• 1.3.1 研究范围和内容
• 1.3.2 研究思路
• 1.4 论文内容安排
• 第2章 突发公共事件下的路网模块建模
• 2.1 基于GIS 的疏散交通网络
• 2.1.1 道路设施
• 2.1.2 疏散对象
• 2.1.3 突发公共事件相关信息
• 2.2 元胞划分
• 2.3 本章小结
• 第3章 离散动态宏观分析模块建模
• 3.1 疏散交通需求分析
• 3.1.1 突发公共事件发生之后的交通需求
• 3.1.2 疏散交通生成模型
• 3.2 避难场所的选择
• 3.2.1 避难场所选择模型
• 3.2.2 避难场所的魅力度
• 3.3 灾后路网通行能力分析
• 3.3.1 突发公共事件对路网的破坏
• 3.3.2 潜在的风险分布
• 3.3.3 模型构建
• 3.4 疏散路径选择
• 3.4.1 路权的选择及计算
• 3.4.2 计算最佳疏散路径
• 3.5 交通方式的选择
• 3.5.1 交通方式拥有率
• 3.5.2 准备时间
• 3.5.3 疏散路径长度
• 3.5.4 道路可通行宽度
• 3.5.5 模型构建
• 3.6 本章小结
• 第4章 微观混合流疏散模拟模块建模及实现
• 4.1 混合流疏散模拟模块流程图
• 4.2 路网入口处疏散交通产生模型
• 4.2.1 初始位置
• 4.2.2 初始速度
• 4.2.3 流程图
• 4.3 车辆和行人的运动规则
• 4.3.1 机动车运动规则
• 4.3.2 自行车运动规则
• 4.3.3 行人运动规则
• 4.4 常态交通到疏散交通的切换模型
• 4.5 模拟场景及参数设定
• 4.5.1 场景设定
• 4.5.2 参数设定
• 4.6 本章小结
• 第5章 混合流疏散时路段交通流特性研究
• 5.1 疏散人员总数一定
• 5.1.1 不同道路上交通流特性随时间的变化
• 5.1.2 不同交通方式交通流特性随时间的变化
• 5.2 各道路入口处人口分布一定
• 5.2.1 不同道路交通流特性随时间的变化
• 5.2.2 不同交通方式交通流特性随时间的变化
• 5.2.3 使用单一交通方式疏散
• 5.3 本章小结
• 第6章 疏散工具选择对疏散时间的影响
• 6.1 疏散人员总数一定
• 6.1.1 单一疏散工具情况
• 6.1.2 多种疏散工具的情况
• 6.2 各道路入口处人口分布一定
• 6.2.1 单一疏散工具情况
• 6.2.2 多种疏散工具的情况
• 6.3 本章小结
• 第7章 交通管制对疏散时间的影响
• 7.1 疏散人员总数一定
• 7.1.1 速度限制的影响
• 7.1.2 物理隔离的影响
• 7.2 各道路入口处人口分布一定
• 7.2.1 速度限制的影响
• 7.2.2 物理隔离的影响
• 7.3 本章小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 论文结论
• 8.2 论文的创新点
• 8.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果