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      市域道路交通突發(fā)事件應(yīng)急資源調(diào)度路徑分析

      2022-04-02 06:26:00閆俊霞張建峰
      汽車實(shí)用技術(shù) 2022年6期
      關(guān)鍵詞:路網(wǎng)路線救援

      閆俊霞,劉 萌,張 寧,張建峰,陳 楊

      (1.邯鄲學(xué)院 地理系,河北 邯鄲 056005;2.石家莊卓越中學(xué),河北 石家莊 050000;3.東莞市麻涌中學(xué),廣東 東莞 523000)

      近年來,我國非常重視城市公共安全應(yīng)急救援工作,國務(wù)院陸續(xù)頒布《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》,把公共安全、應(yīng)急救援作為獨(dú)立領(lǐng)域進(jìn)行戰(zhàn)略研究,并制定規(guī)劃綱要,多個城市著手建立城市應(yīng)急系統(tǒng)。應(yīng)急救援作為應(yīng)急系統(tǒng)重要部分需要技術(shù)輔助,完成數(shù)據(jù)共享、互聯(lián)互通、應(yīng)急決策的有效整合。城市道路交通突發(fā)事件頻發(fā)帶來直接損失,應(yīng)急救援延滯會導(dǎo)致二次事故發(fā)生,因此市域道路突發(fā)事件的應(yīng)急救援管理已成為城市交通部門亟待解決的關(guān)鍵問題??焖贉?zhǔn)確響應(yīng)及合理調(diào)配應(yīng)急資源,需要應(yīng)急管理平臺實(shí)現(xiàn)多部門協(xié)同互動提高應(yīng)急管理水平。因此,應(yīng)急處理能力、路徑模型選擇成為國內(nèi)眾多學(xué)研究的重點(diǎn)。本文以市域道路應(yīng)急資源調(diào)度為背景,利用Dijkstra算法、層次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)尋求最優(yōu)路徑分析,討論突發(fā)路障等因素干擾下的最優(yōu)路徑分析,建立基于地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)的動態(tài)應(yīng)急路線調(diào)度,實(shí)現(xiàn)動態(tài)應(yīng)急資源調(diào)度數(shù)字化決策支持。

      1 相關(guān)理論及方法

      1.1 Dijksta算法

      Dijkstra算法從起點(diǎn)持續(xù)搜索到各個節(jié)點(diǎn)的最短距離,直到找到了最優(yōu)的路徑為止,當(dāng)某些節(jié)點(diǎn)發(fā)生變化時,需要對每一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多次的分析才能得出最優(yōu)解。

      1.2 層次結(jié)構(gòu)模型

      層次分析法由T. L. Saaty教授提出將影響復(fù)雜問題的因素劃分為不同的層序,再根據(jù)基于現(xiàn)實(shí)的主觀判斷,將影響因素進(jìn)行兩兩比較,通過數(shù)學(xué)方法的計(jì)算得出不同影響因素的權(quán)重的方法。

      2 研究區(qū)域應(yīng)急調(diào)度最優(yōu)路徑分析

      2.1 層次分析法權(quán)重確定

      通過AHP層次分析法首先對影響路徑的六個因素:路徑距離、道路擁堵程度、交通流量、道路等級、車輛行駛速度、天氣狀況進(jìn)行分析并分類,如表1所示,路徑通行時間設(shè)為目標(biāo)類;將影響路徑通行時間的 6個因素設(shè)為準(zhǔn)則類,目標(biāo)層的路徑權(quán)重為;準(zhǔn)則層各個指標(biāo)對于目標(biāo)層的權(quán)重、、、、、,獲得準(zhǔn)則層各影響因素的權(quán)重值后,就可計(jì)算整個網(wǎng)絡(luò)中各條路徑的權(quán)重值:W=(×+×+×+×+×+×)。式中,、、、、、為準(zhǔn)則層各因素對于目標(biāo)層的權(quán)重系數(shù);為路徑距離,為限定車輛行駛速度,為交通流量,為天異常天氣下的路況,為道路等級,為道路平坦度。

      表1 各影響因素實(shí)際數(shù)值等級對比度

      2.2 構(gòu)建研究區(qū)道路路網(wǎng)數(shù)據(jù)

      ArcGIS軟件對矢量化的在線網(wǎng)絡(luò)地圖進(jìn)行路網(wǎng)分析,通過幾何網(wǎng)絡(luò)建模形成邏輯網(wǎng)絡(luò)的過程中,對網(wǎng)絡(luò)的幾何要素的連通性進(jìn)行處理:路線之間幾何銜接的處理,路線之間幾何上相互銜接,保障路線之間的連通性;通過 GIS軟件中的節(jié)點(diǎn)捕獲工具,對幾何上的相互連通的路線的相交節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)捏合處理,完成道路路線之間幾何上的銜接;使用 GIS軟件中的拓?fù)涔ぞ撸瑢?shí)現(xiàn)路網(wǎng)模型中的路網(wǎng)連通性,路線交匯口處形成新的節(jié)點(diǎn),對路網(wǎng)進(jìn)行處理后,在研究區(qū)域共設(shè)計(jì)出了268條折線與189個節(jié)點(diǎn)。

      2.3 計(jì)算各救援點(diǎn)最短距離

      在 Dijkstra算法結(jié)合道路權(quán)重信息,利用ArcGIS中路網(wǎng)分析功能對人民西路事故區(qū)域進(jìn)行應(yīng)急資源調(diào)度最優(yōu)路徑分析,分析該事故發(fā)生后應(yīng)急資源調(diào)度的路線及過程,結(jié)合醫(yī)院等級和特點(diǎn),市中心醫(yī)院和市第一醫(yī)院作為實(shí)際救援醫(yī)院的合理性。

      通過ArcGIS的Network Analysis模型,對研究區(qū)域公路路網(wǎng)建立路網(wǎng)模型,然后通過查詢工具把研究區(qū)域內(nèi)的所有醫(yī)院及發(fā)生事故地進(jìn)行標(biāo)注,詳細(xì)的醫(yī)院幾何位置及相關(guān)信息如圖 1。

      圖1 研究區(qū)域點(diǎn)線要素地圖

      (2)通過Dijkstra算法,結(jié)合計(jì)算的路徑權(quán)重,對研究區(qū)域內(nèi)的所有醫(yī)院進(jìn)行救援最優(yōu)路徑分析,從中選擇出救援速度最快的 2個對口醫(yī)院

      (3)將利用判斷矩陣依次確定從中心醫(yī)院到事故發(fā)生地的所有可通行的路段,從中心醫(yī)院點(diǎn)進(jìn)行救援,如圖2所示,研究區(qū)域共涉及11所醫(yī)院。采用 Dijkstra算法計(jì)算各個救援醫(yī)院到事故點(diǎn)的最優(yōu)路徑分析結(jié)果并顯示醫(yī)院最優(yōu)救援導(dǎo)航路線。到事故救援點(diǎn)之間的所有可行的路徑,判斷矩陣如表2所示。

      圖2 醫(yī)院分布圖

      表2 基于Dijkstra算法市中心醫(yī)院至事故發(fā)生地判斷矩陣

      2.4 路障存在時應(yīng)急路徑分析

      在現(xiàn)實(shí)的公路應(yīng)急資源的調(diào)度中,考慮路徑距離、車輛平均行駛速度、交通流量、天氣狀況、道路等級、道路平坦度等 6個阻抗因素之外,還應(yīng)考慮突發(fā)性路障的存在,阻斷最優(yōu)路線的連續(xù)性,需要規(guī)劃新的最優(yōu)路徑。當(dāng)路線中存在障礙性因素時,可以通過對障礙性因素所在的位置或路線設(shè)置點(diǎn)、線、或面障礙,使創(chuàng)建最優(yōu)路徑分析模型時有效避開障礙性因素,并重新規(guī)劃最優(yōu)路徑。

      結(jié)合案例在叢臺路至和平路之間的中華大街段存在公路維修,在分析救援最優(yōu)路徑時應(yīng)合理避開該不可通行路段,且在最優(yōu)路徑分析時對所在的維護(hù)路段設(shè)置禁止型線障礙,并用粗線段表示禁止通行的區(qū)間范圍,更好地規(guī)劃最優(yōu)路徑。路障存在時應(yīng)急路徑分析既要考慮路徑權(quán)重又兼顧路徑中存在的障礙,合理規(guī)劃中出高效、安全、快速最優(yōu)路徑,分析結(jié)果如圖3、圖4所示。

      圖3 第一醫(yī)院最優(yōu)救援路線圖

      圖4 市中心醫(yī)院最優(yōu)救援路線圖

      3 結(jié)論

      市域交通復(fù)雜的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)增加了突發(fā)事件應(yīng)急救援的難度,也對道路應(yīng)急救援效率提出了更高的要求。本文對應(yīng)急資源調(diào)度路徑分析,通過應(yīng)急救援最優(yōu)路徑的選取,減少公路突發(fā)事件發(fā)生后應(yīng)急資源在路徑中所耗費(fèi)的時間,減少突發(fā)事件帶來的二次損失與傷害。通過AHP層次分析法計(jì)算公路應(yīng)急資源調(diào)度阻抗因素,結(jié)合案例實(shí)際交通信息建立各個權(quán)重屬性表,ArcGIS結(jié)合Dijkstra算法進(jìn)行路網(wǎng)分析,實(shí)時追蹤救援狀態(tài)并選擇路徑優(yōu)化節(jié)點(diǎn),將救援結(jié)果路徑在地圖界面展示,有效縮短了應(yīng)急救援時間,從整體上提高了城市道路交通突發(fā)事件的應(yīng)急管理水平。

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