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面向区域路网的应急资源布局与调度方法研究

作　者: 黄德启
导　师: 严新平
学　校: 武汉理工大学
专　业: 智能交通工程
关键词: 区域路网应急资源布局调度应急响应仿真
分类号: U491
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

区域路网应急资源布局与应急资源协同调度是区域路网交通事故应急响应与处置关键问题之一。国外经验表明,通过对应急资源调配、应急处置技术的研究和实施,可以有效降低路网交通事故的响应时间,提高应急处置效率,以有限的资源获得最大的安全效益,改善高速公路网交通安全状况和服务水平。我国的高速公路网已经初步形成,但路网层面的应急资源调配、应急处置以及大范围应急服务体系尚未建立,高速公路网络化服务优势尚未有效发挥。因此,我国在提高以高速公路为主干的区域路网应急资源优化配置、调度和应急处置能力方面的需求十分迫切。从我国目前的以高速公路为主干的区域路网交通应急资源选址、配置与交通应急指挥调度的实际情况出发,主要研究区域路网应急资源分布优化技术,制定区域路网的应急资源优化配置策略；研究重特大交通事故发生后应急资源的优化调度技术,构建与重特大交通事故发生、发展过程相适应的多出救点、多类应急资源的区域路网应急资源优化调度模型与调度策略。主要研究内容如下：(1)讨论了交通事故的分级与分类,从交通事故下交通流的传播、交通事故对交通通行能力的影响、交通事故影响持续时间等方面分析了交通事故对区域路网交通的影响,研究了交通事故对路网影响的态势推演方法,通过设计交通事故模拟场景,在建立的态势推演模型的基础上,实现了交通事故对区域路网影响态势自动推演；(2)研究了区域路网应急资源优化布局方法,在介绍了传统的资源选址模型的基础上,研究并给出了区域路网环境下的交通应急资源选址模型,分析了交通应急资源优化配置策略,构建了交通应急资源优化配置模型,并给出相应的算法,最后通过实例研究,讨论了选址与配置模型与策略的可行性,并给出了分析结果；(3)研究了区域路网交通应急资源优化调度策略与算法,在介绍交通应急资源调度类型的基础上,分析并给出交通应急资源调度原则与调度策略,研究了需求不确定下的交通应急资源调度模型和资源不确定下的交通应急资源调度模型,给出了不同情况下交通应急资源的优化调度算法；(4)研究了区域路网交通应急资源调度仿真模型与方法,在介绍了交通仿真技术的基础上,分析了区域路网交通事故模拟方法,并给出交通应急资源调度仿真框架与仿真模型,讨论了交通应急响应车辆需求与应急响应与处置时间仿真计算方法,给出了交通应急响应算法,最后通过仿真实验,对区域路网交通应急资源调度策略与算法进行了分析与评估；(5)依据软件设计方法学,对系统进行总体设计,给出了系统的总体架构,划分了系统主要模块,将系统分为两个主要模块：区域路网应急资源静态布局模块和区域路网应急资源调度模块；对系统进行了需求分析,分析了系统的业务模型和区域路网应急资源静态布局模块、区域路网应急资源调度模块的主要功能,并给出了系统的关键用例模型；最后设计并实现了区域路网应急资源布局与调度系统。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-13
第1章绪论  13-33
  1.1 概述  13-18
    1.1.1 研究背景与意义  13-18
    1.1.2 课题支撑  18
  1.2 国内外研究现状  18-29
    1.2.1 应急管理国内外研究进展  18-22
    1.2.2 资源布局问题国内外研究现状  22-24
    1.2.3 应急资源调度策略与算法国内外研究现状  24-26
    1.2.4 研究的发展趋势  26-28
    1.2.5 当前研究存在的问题  28-29
  1.3 研究内容与技术路线  29-33
    1.3.1 论文研究内容  29
    1.3.2 研究技术路线  29-31
    1.3.3 论文的组织与结构  31-33
第2章研究理论基础  33-55
  2.1 应急管理理论  33-41
    2.1.1 应急管理体系  33-36
    2.1.2 应急资源管理  36-38
    2.1.3 应急事件干扰管理  38-39
    2.1.4 应急处置动态博弈  39-41
  2.2 最优化理论与算法  41-48
    2.2.1 确定性规划  41-44
    2.2.2 随机规划  44-45
    2.2.3 动态规划  45-48
  2.3 排队论  48-51
    2.3.1 基本构成  49
    2.3.2 基本模型  49-51
  2.4 遗传算法  51-54
    2.4.1 基本算法流程  52-53
    2.4.2 基本算法实现  53-54
  2.5 本章小结  54-55
第3章交通事故对区域路网交通影响分析  55-71
  3.1 引言  55
  3.2 交通事故分级分类  55-59
  3.3 交通事故对路网交通的影响分析  59-65
    3.3.1 交通事故对路网交通影响分析的主要内容  59
    3.3.2 交通事故下交通流传播  59-61
    3.3.3 交通事故下交通干扰模型  61-65
  3.4 交通事故对路网影响态势推演  65-70
    3.4.1 态势推演方法  65-68
    3.4.2 交通事故对区域路网影响态势自动推演  68-70
  3.5 本章小结  70-71
第4章区域路网应急资源布局方法研究  71-91
  4.1 引言  71-73
  4.2 应急资源选址方法  73-80
    4.2.1 常规选址模型  73-74
    4.2.2 基于区域路网的选址模型  74-78
    4.2.3 基于区域路网的选址算法  78-80
  4.3 应急资源优化配置策略  80-85
    4.3.1 区域路网的网络化方法  80
    4.3.2 应急资源优化配置模型与优化配置策略  80-82
    4.3.3 应急资源优化配置算法  82-85
  4.4 实例研究  85-90
    4.4.1 选址与配置实例  85-89
    4.4.2 结果分析  89-90
  4.5 本章小结  90-91
第5章区域路网应急资源调度策略研究  91-108
  5.1 引言  91
  5.2 应急资源调度策略  91-102
    5.2.1 基于区域路网的应急资源调度原则与调度策略  91-94
    5.2.2 需求不确定下应急资源调度策略  94-97
    5.2.3 资源不确定下应急资源调度策略  97-102
  5.3 应急资源优化调度算法  102-107
    5.3.1 单事故下应急资源优化调度算法  102-104
    5.3.2 多事故下应急资源优化调度算法  104-107
  5.4 本章小结  107-108
第6章区域路网应急资源调度仿真与评估  108-137
  6.1 引言  108-111
    6.1.1 仿真概述  108-110
    6.1.2 交通仿真技术  110-111
  6.2 应急资源调度仿真  111-127
    6.2.1 交通事故模拟  111-115
    6.2.2 应急响应仿真模型  115-119
    6.2.3 应急响应仿真算法  119-127
  6.3 仿真实验与结果分析  127-136
    6.3.1 仿真实验  127-130
    6.3.2 仿真实验验证结果分析与评估  130-136
  6.4 本章小结  136-137
第7章区域路网应急资源布局与调度系统实现  137-160
  7.1 总体设计  137-141
    7.1.1 总体架构  137-138
    7.1.2 应急资源布局与调度模块  138-139
    7.1.3 系统技术体系  139-140
    7.1.4 系统接口  140-141
  7.2 需求分析  141-152
    7.2.1 业务模型  141-145
    7.2.2 功能模块  145-146
    7.2.3 关键用例模型  146-152
  7.3 系统设计  152-154
    7.3.1 应急资源布局业务流程  152-153
    7.3.2 应急资源调度业务流程  153-154
  7.4 系统实现  154-159
    7.4.1 应急资源布局实现  154-156
    7.4.2 应急资源优化调度实现  156-158
    7.4.3 应急资源调度合理性评估  158-159
  7.5 本章小结  159-160
第8章总结与展望  160-163
  8.1 总结  160-161
  8.2 研究成果与创新点  161-162
  8.3 研究展望  162-163
致谢  163-164
参考文献  164-174
攻读博士学位期间发表的论文及参加的科研项目  174-175

面向区域路网的应急资源布局与调度方法研究

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