專利名稱：特大災害條件下基于可靠性的應急交通疏散路徑優化方法
特大災害條件下基于可靠性的應急交通疏散路徑優化方法
技術領域：
本發明涉及一種路徑優化方法，更具體涉及一種特大災害條件下應急交通疏散路徑優化方法。
背景技術：
現有研究成果絕大部分都將應急交通疏散路徑優化問題等同于圖論中距離最短路的計算，單純認為在災害發生地點到各應急避難所距離最短的路線上各交叉口實施單向綠波控制方案就可以實現最為快速的應急疏散，這是一種觀念誤區，完全忽視了特大災害條件下突變的路段交通流運行狀態對應急疏散車輛產生的影響。應急交通疏散的核心目標是“安全、快速”，需要關注的是疏散車輛在應急交通疏散路徑上的行程時間最短，同時考慮特大災害事件可能弓I發的通行可靠性、安全可靠性等因素。專利號為200710161193的“一種災難突發環境下面向城市交通的人員疏散方法”
首先在獲取與疏散相關信息的基礎上建立路網數據結構，然后通過確定災難點的位置來修改路網數據結構，最后基于動態網絡流的最大流改進算法設計疏散路徑。存在如下問題1) 沒有明確災難突發環境下與疏散相關的動態交通信息獲取渠道，疏散路徑行程時間可靠性難以保證；幻沒有考慮重特大災害對道路網絡的影響，疏散路徑通行可靠性難以保證；3) 沒有涉及應急車輛與其他車輛在交叉口的沖突分析，疏散路徑安全可靠性難以保證。

發明內容本發明提出一種特大災害條件下基于可靠性的應急交通疏散路徑優化方法，目標是滿足特大災害條件下應急交通疏散路徑的行程時間可靠性、通行可靠性及安全可靠性。信息來源為來自無人機、飛艇的受災區域遙感圖像；應急交通指揮中心接收所采集的遙感圖像，中心服務器安裝應急交通疏散路徑優化軟件系統，在線計算并在受災區域的矢量電子地圖上顯示最優疏散路徑；通過VMS、車載導航裝置、調頻廣播、Internet等通訊方式將最優疏散路徑實時發布給疏散車輛。本發明的技術核心是特大災害條件下應急交通疏散路徑優化軟件系統，由基于遙感數據的路段行程時間提取模塊、路網拓撲數據更新模塊、滿足安全可靠性的應急交通疏散路徑優化模塊組成?；谶b感數據的路段行程時間提取模塊突破了傳統交通信息采集方式在特大災害條件下的應用局限性，保證了路段行程時間的可靠提?。宦肪W拓撲數據更新模塊應用基于道路數據增量更新的動態拓撲重建技術，保證了特大災害條件下疏散路徑的通行可靠性；應急交通疏散路徑優化模塊考慮交叉口交通沖突對應急疏散車輛運行安全性的影響， 保證了特大災害條件下疏散路徑的安全可靠性。

圖1.本發明方框圖2.路段行程時間提取模塊流程圖；圖3.路段長度計算示意圖；圖4.路口排隊長度估計流程圖；圖5.特大災害條件下路網拓撲數據更新流程圖。
具體實施方式通過對遙感數據的采集處理得到災害發生點與應急避難所覆蓋區域路網內各路段的行程時間數據；應用路網拓撲數據更新模塊更新災害覆蓋區域內的矢量電子地圖；以最小化出行時間、最小化路線復雜度為優化目標，以滿足疏散路徑安全性為約束條件，計算最優應急交通疏散路徑。1.基于遙感數據的路段行程時間提取模塊路段行程時間是反映道路交通流運行狀態最為直觀的交通參數，是應急交通疏散路徑優化的數據基礎。當前路段行程時間采集的主流手段是以感應線圈為代表的固定型檢測方法與以GPS為基礎的浮動車檢測方法。在特大災害條件下，固定型檢測器易損難修， GPS數據通信穩定性難以保證，均無法保證大范圍路網路段行程時間的可靠采集。本模塊基于現階段已經成熟的遙感圖像道路數據、車輛信息提取技術，創造性地提出了基于遙感數據的路段行程時間提取方法，保證了特大災害條件下路段行程時間提取的可靠性，如附圖2 所示，具體步驟如下Stepl 基于遙感圖像提取道路數據；Step2 基于所提取的道路數據計算路段長度；路段長度的計算如附圖3所示，圖中各柵格代表遙感圖像像素，灰色柵格為路面， 取路段同側邊緣兩個點，坐標分別是(Xl，yi)和(x2，y2)，單位均是像素數。則以像素數表示
的路段長度為ζ = Vk-Jc2)2 +Oi- )2，再換算成長度單位米，則有路段長度:
權利要求
1.一種特大災害條件下基于可靠性的應急交通疏散路徑優化方法，由中心服務器接收所采集的遙感圖像，在線計算并在受災區域的矢量電子地圖上顯示最優疏散路徑；通過通訊方式將最優疏散路徑實時發布給疏散車輛，其特征包括基于遙感數據的路段行程時間提取模塊、路網拓撲數據更新模塊和滿足安全可靠性的應急交通疏散路徑優化模塊組成；基于遙感數據的路段行程時間提取模塊具體工作步驟如下Stepl 基于遙感圖像提取道路數據；Step2 基于所提取的道路數據計算路段長度；St印3 基于遙感圖像提取路段車輛數n_Car ；St印4 估計路段交通密度；St印5 計算車輛在路段上的平均行駛時間Γ ；St印6 估計路口排隊長度；St印7 應用HCM2000中給出的延誤模型計算路口平均延誤J，模型中的“排隊長度”變量為乂印6的估計結果；StepS 將Step5中得到的f與乂印6中得到的淋目加，即為路段行程時間Tij ； 路網拓撲數據更新模塊基于現階段已經成熟的遙感圖像道路損毀檢測技術、各類氣象災害檢測傳感器、基于道路數據增量更新的動態拓撲重建技術，提出了特大災害條件下路網拓撲數據更新流程；滿足安全可靠性的應急交通疏散路徑優化模塊應用基于遙感數據的路段行程時間提取模塊中所得到可靠的路段行程時間數據，基于路網拓撲數據更新模塊基中更新后所得到可靠的路網拓撲數據，建立滿足安全可靠性的應急疏散車輛路徑優化模型，路徑優化的目標函數選擇為最小化出行時間、最小化路線復雜度，并滿足疏散路徑安全性的約束條件。
2.根據權利要求1所述的特大災害條件下基于可靠性的應急交通疏散路徑優化方法， 其特征在于基于遙感數據的路段行程時間提取模塊的Mep4 估計路段交通密度；設路段單向車道數為lane，則路段交通密度估計值為
3.根據權利要求1和2所述的特大災害條件下基于可靠性的應急交通疏散路徑優化方法，其特征在于基于遙感數據的路段行程時間提取模塊的計算車輛在路段上的平均行駛時間Γ ；Γ的計算方法如下
4.根據權利要求1和2所述的特大災害條件下基于可靠性的應急交通疏散路徑優化方法，其特征在于基于遙感數據的路段行程時間提取模塊的Mep6 估計路口排隊長度為 沿著Hough變換獲得的直線段的一端開始，順著直線開始一次檢查每一個像素的值，連續沒有間斷的取值為1的像素群即為一個車輛對象，連續沒有間斷的取值為0的像素群則為一個車輛間隔，最后沿該直線檢測出的連續不間斷取值為1的對象的數目即為該車隊排隊長度。
全文摘要
一種特大災害條件下基于可靠性的應急交通疏散路徑優化方法，涉及一種路徑優化方法，由中心服務器接收所采集的遙感圖像，在線計算并在受災區域的矢量電子地圖上顯示最優疏散路徑；通過通訊方式將最優疏散路徑實時發布給疏散車輛，其特征包括基于遙感數據的路段行程時間提取模塊、路網拓撲數據更新模塊和滿足安全可靠性的應急交通疏散路徑優化模塊組成。本發明保證了路段行程時間的可靠提取、特大災害條件下疏散路徑的通行可靠性和特大災害條件下疏散路徑的安全可靠性。
文檔編號G08G1/0967GK102521998SQ201210003888
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者于德新, 于悅, 楊兆升, 楊慶芳, 楊楠, 林賜云, 王薇, 鄭黎黎, 龔勃文 申請人:吉林大學