交通網(wǎng)絡(luò)中疏散路線設(shè)計說明書

...②其中可由最短路徑得到避難處至1,2,3,4處疏散處的最短路徑矩陣見附表6所示。并用Matlab編程得到各個路徑之間的距離,再使之在地圖的道路上標(biāo)出各自的距離,其中各點坐標(biāo)表示如下圖：圖2:疏散處與避難處坐標(biāo)分布圖5.3.3道路阻塞模型的求解及最終調(diào)度方案的確定利用Matlab7.14對格林希爾茲速度-密度線性模型導(dǎo)出公式=〔-=<->進(jìn)行圖像繪制,得到交通量與交通密度、速度與交通量之間的關(guān)系圖像,分別為圖3和圖4：圖3：交通量與密度之間的關(guān)系圖4：速度與交通之間的關(guān)系觀察圖像,可知：當(dāng)=62輛/km時,交通量最大,此時車速=38.7km/h根據(jù)5.3.1人口估摸評估得到的所需車輛數(shù)和5.3.2最短路徑矩陣求得的最短距離,由交通密度公式=可算出各疏散處到對應(yīng)避難處間的交通密度,對比交通量最大時的交通密度,小于62輛/km則按實際交通密度計算,即情況一,反之則按照62輛/km交通密度計算,即情況二。最終通過計算結(jié)果取整可得最優(yōu)疏散方案,其中到達(dá)某避難處的道路阻塞密度如下表3所示表2:至某避難處的道路阻塞密度避難處XX七中工商管理學(xué)院欣陽廣場南開小學(xué)南開中學(xué)征兵大樓三峽廣場濱江小學(xué)道路阻塞密度6240626262626262避難處金城廣場體育館人民醫(yī)院實驗中學(xué)XX八中火車站沙坪壩站郵政招待所道路阻塞密度6262276223626262避難處衛(wèi)校土灣小學(xué)紅槽房小學(xué)沙坪公園天星小學(xué)農(nóng)民工服務(wù)中心紅槽房中學(xué)樹人景瑞小學(xué)道路阻塞密度62626249626262345.3.4驗證疏散路線方案性能的討論本文定義了兩個評價原則：原則一：將某疏散處所有人員運(yùn)送到避難處所需時間≦60min；原則二：保證道路阻塞密度不超過負(fù)荷峰值,且盡量接近于最優(yōu)值；現(xiàn)依據(jù)問題分析中兩個評價原則,先對所得方案性能進(jìn)行評價。1、討論現(xiàn)有設(shè)計方案是否滿足原則一在所給沙坪壩地圖中,共有69處疏散處,26處避難處,運(yùn)用最短路徑算法,可得避難處與疏散處路徑矩陣,詳見附表。得出每處疏散到最近避難處所用最長時間,其中共有5處不能再40min內(nèi)到達(dá)避難處,約占1/5,如表3所示：表3:每處疏散的最優(yōu)方案中所用時間避難處XX七中工商管理學(xué)院欣陽廣場南開小學(xué)南開中學(xué)征兵大樓三峽廣場濱江小學(xué)疏散時間3543312218避難處金城廣場體育館人民醫(yī)院實驗中學(xué)XX八中火車站沙坪壩站郵政招待所疏散時間2621413434避難處衛(wèi)校土灣小學(xué)紅槽房小學(xué)沙坪公園天星小學(xué)農(nóng)民工服務(wù)中心紅槽房中學(xué)樹人景瑞小學(xué)疏散時間4128432282、現(xiàn)討論設(shè)計方案是否滿足原則二運(yùn)用交通密度評估所得的模型,當(dāng)?shù)缆妨髁孔畲髸r可得最優(yōu)車輛數(shù),即=,,可得出每處避難處與疏散處之間所需最優(yōu)車輛,如附表5中所示?？傻卯?dāng)流量最大的時候,密度圖像上是62〔veh/km,然后將密度×距離。所需時間的得出是考慮阻塞規(guī)律,在最大交通量下,求得最大疏散速度,計算每批次疏散時間并求和。可保證道路阻塞密度不超過負(fù)荷峰值,且盡量接近于最優(yōu)值的情況下得出車輛調(diào)度情況。六模型評價模型的優(yōu)點分析：1、模型的建立基于實際情況,具有一定的實用價值。2、模型對問題研究合理、科學(xué),理論性強(qiáng)。3、模型適用范圍廣,易于推廣,例如：在經(jīng)濟(jì)生活中對于"如何分配有限的資源使人們獲得的最大的收益"此類問題同樣適用。4、模型具有簡潔性,層次分析法的基本原理和基本步驟易于理解,計算也相對簡便,容易為決策者了解和掌握。模型的缺點分析：1、模型中定義的對人口規(guī)模的評估不夠全面,存在一定的誤差性。2、模型對于車輛調(diào)配的分類過于籠統(tǒng)寬泛,應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化。3、模型對于一些人為因素只是進(jìn)行了簡單的定性的分析或是一些泛泛的改進(jìn)想法而并未深入定量分析,顯得不夠具體準(zhǔn)確。4、層次分析法的比較與判斷是粗糙的且人為主觀因素的影響很大,使得決策可能難以被眾人接受。七模型改進(jìn)應(yīng)急疏散屬復(fù)雜系統(tǒng)范疇,其性能指標(biāo)主要包括任意時刻t預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)安全疏散的人數(shù),初始狀態(tài)下,應(yīng)急疏散空間內(nèi)任何位置點的待疏散人員,完成安全疏散所需的時間及最佳疏散路線的全局尋優(yōu)等,體現(xiàn)了應(yīng)急疏散系統(tǒng)的多屬性特征根據(jù)應(yīng)急疏散空間事故狀態(tài)的即時變化,其中考慮疏散人員的分布可能服從泊松分布和隨機(jī)疏散行為特點,討論進(jìn)行疏散性能的動態(tài)分析和疏散行動決策的全局優(yōu)化對模型的改進(jìn)。模型的求解建議：由于改進(jìn)后的模型加入了一個衡量疏散人員的隨機(jī)行為偏好相對重要性指標(biāo)的系數(shù),且是以指數(shù)形式出現(xiàn),所以使目標(biāo)函數(shù)無法再用線性規(guī)劃的思維考慮,因此我們建議可以利用0-1整數(shù)規(guī)劃模型對此進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和求解。參考文獻(xiàn)[1]姜啟源、謝金星、葉俊.數(shù)學(xué)模型〔第三版[M].北京：高等教育出版社,2003[2]劉建軍.交通工程學(xué)基礎(chǔ).北京：人民交通出版社,1995.7[3]高明霞,賀國光.《考慮交叉口延誤與通行能力的疏散路線研究》.XX理工大學(xué)學(xué)報.2010.10.第34卷第5期[4]陳岳明、蕭德云.交通運(yùn)輸系統(tǒng)與信息.文章編號：1069-6744〔200806-0096-05.2008.12.第8卷第6期[5]徐良、宋瑞.《自然災(zāi)害下的公交疏散路線模型》.[A].技術(shù)與方法.[6]張培紅、岳麗宏、陳寶智.《最優(yōu)應(yīng)急疏散路線動態(tài)模擬的研究》2001.3第7卷第1期附錄1：%floyd.mfunction[D,R]=floydwarshall<A>%%采用floyd算法計算圖中任意兩點之間最短路程,可以有負(fù)權(quán)。%參數(shù)D為連通圖的權(quán)矩陣%R是路由矩陣D=A;n=length<D>;%賦初值for<i=1:n>for<j=1:n>R<i,j>=j;end;end%賦路徑初值for<k=1:n>for<i=1:n>for<j=1:n>if<D<i,k>+D<k,j><D<i,j>>D<i,j>=D<i,k>+D<k,j>;%更新dij,說明通過k的路程更短R<i,j>=k;end;end;end%更新rij,需要通過kk;%顯示迭代步數(shù)D;%顯示每步迭代后的路長R;%顯示每步迭代后的路徑pd=0;fori=1:n%含有負(fù)權(quán)時if<D<i,i><0>pd=1;break;end;end%跳出內(nèi)層的for循環(huán)存在一條含有頂點vi的負(fù)回路if<pd==1>fprintf<'有負(fù)回路'>;break;end%存在一條負(fù)回路,跳出最外層循環(huán)終止程序end%程序結(jié)束1.2.求疏散處與避難處的最佳匹配的算法程序：function[P,Q,f]=equ_mat<A>%EquivalenceMatrix〔等價矩陣方法求最佳匹配%[P,Q,f]=equ_mat<A>%請輸入方陣,如果不是方陣或完備的,用添加虛擬頂點和虛擬邊%的方法變成方陣,虛擬邊權(quán)數(shù)設(shè)為0A=706;n=length<A>;B=[];C=ones<[1,n]>;MM=[];fori=1:nB<i>=max<A<i,:>>;%取每一行的最大值M=B<i>.*C;%構(gòu)造行向量MM=[MM;M];%構(gòu)造最大值矩陣endE=A-MM;%減同行的最大值得到等價分配矩陣while<1>num=zeros<1,n>;E1=E;H=[];L=[];fori=1:nforj=1:nifE1<i,j>==0num<i>=num<i>+1;%記錄每行零元個數(shù)endendifnum<i>==1%對率先找到的行單個零元的列進(jìn)行處理H=[H,i];%記錄只有一個零元的行<劃掉零元后可能出現(xiàn)新的單個零元行>forj=1:nifE1<i,j>==0L=[L,j];%記錄這個零元的列fork=1:n%對這個零元所在的j列ifE1<k,j>==0&k~=i%劃掉這一列的其它零元E1<k,j>=inf;endendendendendendnum=zeros<1,n>;forj=1:nfori=1:nifE1<i,j>==0num<j>=num<j>+1;%記錄每列零元個數(shù)endendifnum<j>==1&~<ismember<L,j>>%對率先找到的列單個零元<非L列中的>的行進(jìn)行處理L=[L,j];%記錄只有一個零元的列fori=1:nifE1<i,j>==0H=[H,i];%記錄這個零元的行fork=1:n%對這個零元所在的i行ifE1<i,k>==0&k~=j%劃掉這一行的其它零元E1<i,k>=inf;endendendendendendfori=1:nforj=1:nif<~<ismember<L,j>|ismember<L,j>>&E1<i,j>==0>|length<H>==0%對同行同列都有零元的零元,H=[]時不能使用集合函數(shù)H=[H,i];L=[L,j];%任取一個作為獨立零元fork=1:n%對這個零元所在的j列ifE1<k,j>==0&k~=i%劃掉這一列的其它零元E1<k,j>=inf;endendfork=1:n%對這個零元所在的i行ifE1<i,k>==0&k~=j%劃掉這一行的其它零元E1<i,k>=inf;endendendendendiflength<H>==n%得到最優(yōu)分配P=[];Q=[];fori=1:nP<H<i>,L<i>>=A<H<i>,L<i>>;%給出分配矩陣Q=[Q;H<i>,L<i>];f=sum<sum<P>>;%最優(yōu)分配值的總和endbreak;%找到最優(yōu)分配,退出elsea=[];b=[];fori=1:nif~<ismember<H,i>>%不是選中的零元所在的行a=[a,i];forj=1:nifE<i,j>==0%找到非選中零元所在的列b=[b,j];fork=1:nif<E<k,j>==0>&<ismember<k,H>>%找到此列的被選中零元a=[a,k];endendendendendendE2=E;E2<:,b>=[];m=max<max<E2<a,:>>>;%去掉列以后的被選中行E<a,:>=E<a,:>-m;%用上述方法選中的行加上|m|E<:,b>=E<:,b>+m;%用上述方法選中的列減去|m|endEnd附表：各疏散處及其標(biāo)號對照表：1思源村32鴻興大廈63港城花園2學(xué)林雅苑33金沙時代64藍(lán)溪谷地3華宇秋水長天34金沙港灣A區(qū)65雅豪麗景4時代菁英35上島儷舍66嘉和苑5恒邦C元素36旭東家天下67諾丁陽光6學(xué)府小區(qū)37尚城國際68和諧家園7學(xué)府苑38麗苑大酒店69籬島生態(tài)小區(qū)8東和科苑39金沙別館9金象商廈40土灣村工人社區(qū)10知聯(lián)大廈41天安仕錦閣11宏洲大廈42沙鐵村12友誼村43模范村社區(qū)13星瀚大廈44沙鐵大廈14興源大廈45財信沙濱城市15豪邁大廈46華宇龍泉大廈16奇峰清華源47卓越美麗山水17文星大廈48眾科天一閣18斌鑫大廈49保利康橋19宏信大廈50千竹景苑20南開苑51學(xué)林佳苑21智博天下大廈52宏華苑22恒鑫大廈53銀通大廈23金陽牛津街54嘉福西苑24平安家園55紫荊花園25優(yōu)派青年公寓56傍月樓26鑫源大廈57璃溯灣27南友村射而去58風(fēng)光花園28敦煌新紀(jì)元59方圓小區(qū)29糖酒大廈60久居戀酒店30晨光小區(qū)61天星康韻31橡樹林酒店62峻峰大廈表4：疏散處人口規(guī)模與所需車輛關(guān)系表：編號建立年份戶數(shù)所需車輛編號建立年份戶數(shù)所需車輛編號建立年份戶數(shù)所需車輛120001901127200040024532001220132200212007228200811056654200112583200821281282920084632855200046828420049505730200035021562005732445200530018312008656395720087984862000382233220006073658200352331720041000603320134000240592005142982007856513420033700222602007980599200868441352006923556120056003610200180048362006923556220122710163112010406243720081891163200357234121998300183820005003064201392956132000364223920094362665200641225142000365224020009235566200656234152000370224120031500906720071100661620106874142200190054682001360221720038905343200165039692005611371820004502744200669242192003900544520132450147202005560344620003732221200035221472006990592220055003048200828817232010982594920091188712420034892950200169842252007811495120081024612620001771152190030018表5：交通密度與方案性能研究對照表避難處接受的疏散處標(biāo)號疏散距離〔m疏散所需車輛〔veh疏散最優(yōu)車輛〔veh疏散完成時間〔min阻塞密度〔veh/kmXX七中1,2,4,5450337283662XX工商管理學(xué)院332001281285440欣陽廣場6,7,9,10,12630190381562南開小學(xué)8,11,17,19,23530241322462XX科技工程學(xué)院南開中學(xué)13,14,15,169010752262XX市腫瘤醫(yī)院XX市征兵大樓18,21,24480554293862三峽廣場20,22,26,27320701197262濱江小學(xué)33,3422004621365462金城廣場283306620762沙坪壩體育館25,29,30,32390134243062沙坪壩人民醫(yī)院374101111227XX市沙坪壩實驗中學(xué)35,36,40,431000204624262XX八中4694022221323沙坪壩火車站38,516204838562沙坪壩站41,42,44330187202862郵政招待所52,53,55,5425067151762沙區(qū)衛(wèi)校48,5041059251062土灣小學(xué)39,45,47,491000303625862紅槽房小學(xué)31,59,6185084521362沙坪公園586303131449天星小學(xué)56,57,60,63540185331762沙坪壩農(nóng)民工服務(wù)中心62,65340188211862紅槽房中學(xué)64,66,67,68390178241562樹人景瑞小學(xué)6911003737834紅點坐標(biāo)表：1621.94776121926.7462692343.97761191813.8208963413.47014931757.3582094535.08208961726.9552245183.27611941692.2089556899.91791041887.6567167982.44029851774.6268668956.3805971857.2537319999.81343281787.76119410782.64925371702.208955111264.9626871666.149254121073.6492541640.089552131304.1567161605.343284141112.7388061479.283582151164.8582091540.19403161190.917911609.68656717782.64925371500.8955221872692537319804.36567161440.29850720939.00746271327.268657211490.6044781475.044776221603.5298511496.761194231538.3805971409.895522241746.8582091431.61194251712.111941323.029851261694.7388061275.253731272129.0671641275.253731281977.0522391279.597015292198.5597011448.985075302089.9776121396.865672312289.7686571479.38806321490.7089551210.104478331525.3507461184.044776341494.9477611123.238806351477.5746271019361186.5746271053.746269371134.4552241153.641791381073.6492541140.61194391121.4253731218.791045401021.5298511349.08955241943.35074631427.268657421108.7089551427.26865743721.84328361418.5820944834.76865671131.92537345773.96268661058.08955246726.1865672866.985074647773.9626866758.4029851481064.962687880.0149254491143.1417911227.791045501134.4552241493.044776511143.141791827.8955224521351.828358801.8358209531208.291045728541190.91791688.910447855956.380597415.283582156995.4701493380.5373134571151.828358324.0746269581199.604478276.2985075591481.91791315.388059760773.9626866602.0447761611221.843284871.3283582621386.3656721327.477612632358.4552241475.044776641069.305971674.83582165930.3208955160166899.91791041779.07462767782.64925371813.820896681386.3656721236.164179692224.7238811388.283582綠點坐標(biāo)表：1138.798507445.68656721547.067164675.8805971890.1865671079.805971833.7238811210.1044781677.3656721131.9253732133.4104481657.4626871325.5597011431.611941329.9029851349.0895521403.7388061266.5671641221.3208961218.7910451221.3208961166.6716421139.0074631070.7014931012.8432841444.6417911238.5895521440.2985071616.5597011570.5970152133.4104481657.462687925.97761191535.850746730.52985071635.746269899.91791041809.477612952.03731341239.985075361.35074631974.522388148.52985071809.4776121052.873134613.8208955726776119956.3805971744.328358930.32089551462.014925表6：疏散處與避難處距離坐標(biāo)距離〔僅以部分為例,詳見距離矩陣Excel表疏散處標(biāo)號避難處1234XX七中1568.6530951582.2552881498.8608081416.376674XX工商管理學(xué)院1555.79911655.9989721566.7278061459.065339欣陽廣場1525.0368971711.5899171624.7364141501.702468南開小學(xué)1407.8269861607.4257241522.0405081397.714276XX科技工程學(xué)院1321.2294361497.6332071410.1766291287.972168南開中學(xué)1535.2632031796.251031