一种城市群综合客运网络应急疏散路径规划方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种城市群综合客运网络应急疏散路径规划方法，包括以下步骤：步骤1：城市群综合客运网络模型构建；步骤2.城市群综合客运网络疏散阶段划分；步骤3.蚁群算法求解城市群综合客运网络应急疏散规划问题。本发明专利技术的优点在于：在建模时考虑了城市交通的情况，使所构建从城市群综合客运网络模型更符合实际的交通网络形态；将疏散过程进行了阶段划分，针对每个阶段的出行特征与情况进行研究，建立了自生成至消散的疏散完全过程；在构建蚁群算法的启发函数时通过根据不同疏散人的出行情况设置动态的启发函数，从而提高仿真运算的效率和真实性。率和真实性。率和真实性。

【技术实现步骤摘要】
一种城市群综合客运网络应急疏散路径规划方法和系统


[0001]本专利技术涉及网络应急疏散路径规划
，特别涉及城市群综合客运网络的应急疏散路径规划方法。

技术介绍

[0002]随着经济社会的不断发展，单个城市由于其空间和人口、资源等因素的限制，越来越无法成为带动发展的动力源泉，因此，作为城市发展到成熟阶段的最高空间组织形式，近年来，城市群得到了快速的发展。随之而来的是城市群内部大量的客运需求，大量的出行者通过城市和城际的运输线路穿梭于城市群内部。由于城市群客运网络的复杂性，当发生突发事件时，网络内的出行者需要快速的从突发事件发生源疏散至出行目的地。如何指导出行者在城市群客运网络内利用各种运输工具、用最短时间达到疏散目的成为目前迫切需要研究的问题。
[0003]关于运输网络内的疏散路径问题，目前的国内外研究和技术现状主要如下：
[0004]交通运输网络模型的建立，是研究网络内客流疏散问题的基础，目前国内外针对运输网络建模已经有了一定的研究。Pi等
[1]建立了包含多种运输方式多种运输线路与换乘设施的复合运输网络。石文静
[2]对西安市区的公交、地铁运输系统进行研究，构建了公交
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地铁双层复合网络，并通过调整参数研究了网络是级联失效现象。De Regt Robin等
[3]对英国几个城市的公共交通网络进行建模，对公共交通网络的拓扑特性和空间特征和网络的稳定性进行了分析与分类。徐敏等
[4]建立了考虑时间参数的节点评价模型，对节点重要程度与网络的关系进行了分析。
[0005]蚁群算法是作为一种群智能仿生算法，因其优秀的全局搜索能力、易于与其他智能算法相结合等优点而被广泛使用。在疏散路径规划方面，SUN
[5]将度卷积神经网络运用于拥挤环境下，通过人群密度图确定拥挤位置，结合蚁群算法求解拥挤区域到疏散出口的最佳路径。曹祥红
[6]将算法和Dijkstra配合使用，首先利用Dijkstra算法求解初始路径，其次运用蚁群算法对火灾情景下的动态疏散路径进行优化。WHANG Z D
[7]在对蚁群算法的改进中引入了方向因子，从而减少产生路径中的拐点，并对信息素会发进行自动调整，从而提高了算法的运算效率。ZHANG S C[8]等通过使用信息素扩散模型对A
*
算法产生的出事高信息素浓度路径进行处理，大幅提高了蚁群算法的检索能力。LUO[9]等对蚁群算法进行改进，引入了动态惩罚方法，并利用自适应规则进行节点选择，对算法的收敛效率进行了提升Baioletti[10]等提出了蚁群算法中的高能信息素模型，并在启发式搜索中引入信息素相互作用。杨立炜[11]等提出了考虑多因素的蚁群算法改进策略，解决了蚁群算法难以应用在多变复杂环境中的问题。
[0006]综上所述，国内外目前对于蚁群算法在疏散中的应用研究较多，但是其研究范围主要局限于小范围疏散或单一运输网络内疏散，不能满足城市群交通大跨度、多运输方式结合的特点。其次，在网络权重标定时大部分采用固定权重，没有考虑不同出行者虽然处于相同路段但由于出行目的不同造成的权重差异。
[0007]参考文献
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[0018][11]杨立炜,付丽霞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市群综合客运网络应急疏散路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：城市群综合客运网络模型构建；所述步骤1包括以下子步骤：步骤1.1：其中将城市群内所有汽车站、火车站、机场、港口作为网络节点并进行编号，以任意网络节点之间的公共交通连通线路为连边，分别构建城市群单运输方式客运网络模型；步骤1.2：将城市中心城区划定为交通小区，将交通小区内部地理位置接近的多种运输方式节点全耦合链接；所有出行的起讫点均在交通小区内发生；交通小区内的出行由城市公共交通负担，通过城市交通组成的小型交通网络连接三种城市群单运输方式客运网络，构建城市群多运输方式衔接客运网络模型；步骤1.3：对于交通小区外，存在部分通过城市交通、步行等换乘时间在10min以内的不同运输方式的站点，为了体现换乘关系，将这些具有换乘关系的节点间添加耦合边，便成为相邻关联节点；步骤1.4：标定城市群多运输方式衔接网络边权；步骤1.5：标定城市群单运输方式客运网络边权；步骤1.6：将城市群单运输方式客运网络和城市群多运输方式衔接网络耦合构建城市群综合客运网络；步骤2.城市群综合客运网络疏散阶段划分；将出行者在网络内疏散时的全过程划分为以下四个阶段：(1)启动阶段，指疏散者在城市中自起始位置到达第一个客运网络节点的过程，由随机生成出行者位置，城市内疏散时间组成；(2)城际出行阶段，指出行者在疏散过程中在城市群单运输方式客运网络中流动的阶段；(3)换乘阶段，指出行者在疏散过程中由一种运输方式换乘另一种运输方式的阶段，即在城市群衔接客运网络中流动的阶段，指在城市内不同运输节点之间移动的时间；(4)抵达阶段，指出行者到达疏散目的地后，自该目的地地区运输节点疏散到城市内目的地位置的阶段；步骤3.蚁群算法求解城市群综合客运网络应急疏散规划问题，包括以下子步骤：步骤3.1：初始化算法参数值，参数值包括：蚁群算法的蚂蚁数量m、信息素重要程度因子α、启发信息重要程度因子β、初始路径信息素值浓度以及信息素挥发因子ρ；步骤3.2：将所有蚂蚁分配到城市群综合客运网络中的初始待疏散节点，并进行路径搜索；采用轮盘赌方式确定蚂蚁的路径选择方式，每一只蚂蚁在径选择时的选择概率P同时受到路径的信息素浓度和启发函数影响；步骤3.3：完成一次迭代运算后，对网络内所有路径的信息素浓度进行更新；信息素的改变值由本次迭代增加的信息素和迭代过程中挥发的信息素决定；步骤3.4：判断迭代次数N与最大迭代次数N
max
的关系，若N＜N
max
,则到步骤3.2；若N＝N
max
，则到步骤3.5；步骤3.5：完成运算并输出最优的疏散路径和疏散时间。2.根据权利要求1所述的一种城市群综合客运网络应急疏散路径规划方法，其特征在
于：步骤1.1包括以下子步骤：步骤1.1.1：获取城市群范围内所有汽车站、火车站、机场、港口位置并分别分组编号构建网络节点集合S＝{S1,S2,S3,S4}，}，步骤1.1.2：获取城市群范围内节点间的公共交通连通线路分别分组编号，构建网络边集合L＝{L1,L2,L3,L4},其中L3，L4形制如L1；步骤1.1.3：分别构建城市群道路客运网络、城市群轨道客运网络、城市群水路客运网络和城市群航空客运网络N1,N2,N3,N4。3.根据权利要求1所述的一种城市群综合客运网络应急疏散路径规划方法，其特征在于：所述步骤1.2具体为：城市公共交通组成交通小区内部的小型线网，小区内不同运输方式节点间通过城市公共交通进行连接，公共交通线路构成城市群多运输方式衔接网络的边，交通小区范围内的单运输方式客运网络中的节点构成城市群多运输方式衔接网络的节点。4.根据权利要求1所述的一种城市群综合客运网络应急疏散路径规划方法，其特征在于：所述步骤1.4中，标定城市群多运输方式衔接网络边权为：其中，表示出行者x在交通小区n内部的边l
ij
通过时的动态权重；表示出行者x在交通小区n内部边l
ij
上通过的距离；v
n
表示交通小区n内部公共交通的运行速度，v表示公共交通运行速度。5.根据权利要求4所述的一种城市群综合客运网络应急疏散路径规划方法，其特征在于：所述步骤1.5中城市群单运输方式客运网络边权为：其中，表示城市群单运输方式客运网络S
n
上的线路l
ij
的路权；表示城市群单运输方式客运网络S
n
上的线路l
...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺博威，李成兵，聂士达，孟君，王佳琳，王回归，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：