突發事件下疏散車流OD分布研究

覃媛媛，申慧芝，曾紅丹

(1.廣西科技大學鹿山學院，廣西　柳州　545616；2.南寧振桂工程信息咨詢有限公司，廣西　南寧　530022)

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突發事件下疏散車流OD分布研究

覃媛媛1，申慧芝1，曾紅丹2

(1.廣西科技大學鹿山學院，廣西柳州545616；2.南寧振桂工程信息咨詢有限公司，廣西南寧530022)

覃媛媛(1988—)，碩士研究生，研究方向：交通運輸規劃與管理。

摘要：突發事件下疏散車流的OD分布與常態下車流的OD分布不同，為了實現疏散車流合理分配，文章對突發事件下疏散車流的OD分布進行研究，分析了應急疏散車流OD分布的特性及影響因子，綜合影響因子(背景交通流的OD分布、疏散道路網絡及周邊道路網絡結構、疏散區域出口擴散能力、主要疏散通道容量等)OD分布預測值，考慮影響因子的影響系數，確定疏散車流OD分布，避免了運用傳統交通OD分布預測結果的偏差。

關鍵詞：疏散車流；突發事件；OD分布；OD反推；Transcad

0引言

城市突發事件的發生嚴重威脅著人民的生命、財產安全，而突發事件影響范圍內的人流、車流需要通過道路交通進行疏散。要實現人流、車流的快速疏散，首先需要對突發事件影響范圍內的交通生成量與交通分布量進行預測，為

道路交通應急預案、疏散交通流的合理分配作準備。傳統的交通分布模型是在居民OD調查、機動車OD調查、車流量調查等調查的基礎上，對城市或調查區域范圍內各交通小區的交通分布進行統計與預測而得。如果直接采用傳統的方式對突發事件下疏散車流OD分布進行預測，一方面調查財力、人力、物力和調查時效都無法滿足疏散交通應急方案生成的需要，達不到快速疏散交通流的目的；另一方面未考慮疏散車流的分布特征，不能很好地與突發事件下疏散車流實際OD分布相符合。鑒于以上情況，本文充分考慮調查時效與疏散車流分布特點，對疏散車流OD分布進行預測。

1應急疏散車流OD分布特性

常態交通流出行與出行目的、出行交通方式、出行費用等因素相關，傳統的交通流分布主要考慮交通分布與土地利用、交通小區間費用大小，運用增長率法、綜合法(常用重力模型法)等方法來進行預測。但是突發事件下的應急交通流與常態交通流不一樣，疏散流OD分布影響因素頗多，除了考慮城市土地利用，還與突發事件所處區位、突發事件性質、突發事件大小、避難所位置、住所等情況有關。突發事件發生后，突發事件點的交通走向以逃生為主，大多數人流、車流為由突發事件點駛向安全地點(避難所、家庭住宅等)的出行；若有傷亡者，存在由突發事件發生地駛向鄰近醫院的出行。在避難所、醫院等確定的情況下，突發事件影響范圍內(事件點至安全點的范圍)疏散車流的OD分布情況，一般與背景交通流的OD分布、疏散道路網絡及周邊道路網絡結構、主要疏散通道容量、疏散區域出口的疏散擴散能力以及疏散車輛的配備情況等影響因子有關。疏散車流在事件影響程度不是很大的情況下，往往會形成與背景交通流相近的分布情況，而在疏散過程中，需要考慮疏散時間問題，體現在車流會選擇快速路、主干路、次干路等級較高、疏散能力強的道路以及出入口疏散能力強的方向出行。

2應急疏散車流OD分布預測

2.1問題描述

應急疏散車流OD分布實質是研究應急疏散點到其他各個區域之間的車流量，即應急疏散點作為交通小區的發生點，其他安全交通小區作為應急疏散車流的吸引點間的交通量。與常態交通下各交通小區的發生與吸引相互平衡不太一致，應急車流只有一個發生點而有N個吸引點。車流量分布與背景交通流、疏散區域出口的疏散擴散能力以及主要疏散通道容量等有關，由于不同因素影響各個交通小區的發生吸引強度，也會導致不同的影響因素下得到的應急疏散車流OD分布不同。因此，要綜合各因素進行考慮，首先分別計算出不同影響因素產生的應急疏散車流OD分布預測，再分析不同影響因素的權重，最后得到應急疏散車流的OD分布，見圖1。

圖1　應急疏散車流OD分布預測流程圖

2.2應急疏散路網交通小區劃分

應急疏散交通分布預測之前，必須對疏散路網進行交通小區劃分。突發事件交通小區有三類：(1)應急疏散點的交通小區，包括應急疏散點鄰域范圍內的道路；(2)應急疏散范圍內的交通小區，根據應急疏散范圍內道路進行劃分；(3)虛擬交通小區，在應急疏散范圍邊緣對外聯系通道建立虛擬交通小區。

假設突發事件疏散路網如圖2所示，圖中黑點位置為突發事件所在點，對疏散區域進行交通小區劃分，劃分結果見圖2。其中，編號1的交通小區是應急疏散點小區，編號2～5的交通小區為應急疏散范圍內的交通小區，編號6～23的交通小區為應急疏散范圍邊緣對外聯系通道建立的虛擬交通小區。

圖2　應急疏散路網交通小區劃分示意圖

2.3OD反推模型

突發事件發生后，在沒有交通管制的情況下，突發事件點到各個交通小區的OD分布，與常態下該突發事件點到各小區背景交通流高峰時段的發生吸引強度密切相關，可以認為在沒有考慮路網疏散能力的情況下應急疏散車流的OD分布與背景交通流的OD分布相一致。

由于背景交通流的OD分布調查費時費力，即使城市過去有進行居民出行OD調查，但研究的交通小區劃分和居民出行調查的交通小區劃分很可能不一致，調查數據也難以使用。OD反推是交通流分配的逆過程，可以快速獲得研究的交通小區間OD分布，因此，可以利用路段的交通流及交通阻抗來進行OD反推。背景交通流通常通過道路交通采集系統獲得。

(1)

(2)

式中：

Oi——交通小區i背景交通流發生量，pcu/h；

Dj——交通小區j背景交通流吸引量，pcu/h；

fij——交通小區i到為交通小區j的交通阻抗；

K、α、β、γ——待定參數。

交通小區的OD反推結果，可以聯立上式進行求解，但是過程比較繁瑣，交通專業分析軟件可以克服這一缺點。TransCAD軟件具有基于結構化模型建立的OD反推模塊，利用TransCAD進行OD反推操作簡單方便。一般來說，突發事件的交通小區異于常態交通小區，因此不具備初始OD矩陣。TransCAD的“Multipath”命令基于重力模型原理，可以通過路網路阻函數來計算初始OD矩陣qij。

獲得路段交通量和初始OD矩陣后，運用“Planning→O-D Matrix Estimation”命令可反推車流OD，OD估算時一般選用用戶平衡法。

通過Transcad獲得背景交通流OD反推矩陣qij后，那么應急疏散流的OD分布結果如式(3)、式(4)所示：

(3)

(4)

式中：

q1ij——考慮背景交通流OD分布影響因素，交通小區i(突發事件點)至交通小區j的應急疏散車流OD分布量，pcu/h；

Pi——交通小區i(突發事件點)應急疏散車流發生量，pcu/h；

其余符號含義同前述公式。

2.4疏散流OD分布

(1)若不考慮背景交通流OD分布對應急疏散車流產生的影響，那么疏散車流很可能會選擇疏散區域出口擴散能力強(對疏散車流吸引強度大)的交通小區方向行駛。交通小區的吸引強度主要是其周邊路網的容納疏散交通流的能力，通過計算交通小區周邊3個交叉口圍合而成的路網剩余通行能力得到。路網剩余容量是指路網除去背景交通流后余下的通行能力。那么，疏散車流的OD分布為：

(5)

式中：

q2ij——考慮疏散區域出口擴散能力影響因素，交通小區i(突發事件點)至交通小區j的應急疏散車流OD分布量，pcu/h；

Ej——疏散區域出口所在交通小區j的周邊各交叉口圍合而成的路網的剩余容量，pcu/h；

其余符號含義同前述公式。

(2)在疏散過程中，駕駛員選擇疏散方向時，會考慮影響區域范圍內疏散通道的容量，疏散通道容量越大，選擇該疏散通道駛出危險區域的速度就越快。在影響區域范圍內考慮道路容量時需要考慮疏散時間的快慢，因而要考慮交通阻抗。則應急疏散車流OD分布如式(6)、(7)所示：

(6)

Fj=Gjfij

(7)

式中：

q3ij——考慮疏散通道的容量影響因素，交通小區i(突發事件點)至交通小區j的應急疏散車流OD分布量，pcu/h；

Fj——疏散通道(所在交通小區j)的疏散車輛強度，pcu/h；

Gj——疏散通道(所在交通小區j)的剩余容量，pcu/h；

其余符號含義同前述公式。

那么，綜合考慮上述因素以及各個因素的影響程度，應急疏散車流的OD分布結果為：

(8)

式中：ω1、ω2、ω3分別為背景交通流OD、疏散區域出口疏散擴散能力及主要疏散通道容量對疏散流的OD分布的影響系數。

3算例

圖3為某城市道路網絡，假設交叉口1發生突發事件，需要向四周安全區域疏散2 000pcu交通量。運用TransCAD軟件搭建疏散路網，疏散路網交通小區一共劃分為16個交通小區，編號4為突發事件交通小區，編號1、2、3、5為疏散區域內的交通小區，編號6～14為疏散區域對外疏散通道的虛擬交通小區。

圖3　疏散路網交通小區劃分圖

圖4　OD反推結果圖

交通小區號67891011121314q1ij8213121723859111793548q2ij1207050208015016030050q3ij8050303010020019030020q'ij891031461537113711714143

4結語

本文在綜合考慮突發事件下疏散車流OD分布特性的情況下，分別計算背景交通流、疏散區域出口的疏散擴散能力及主要疏散通道容量等因素影響下疏散車流到各交通小區的OD分布，綜合各影響程度，得到疏散車流OD分布結果。與傳統OD分布預測方法相比，考慮了疏散OD的影響因素，因而疏散OD分布結果更準確，更符合實際，可操作性高。

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Study on OD Distribution of Traffic Evacuation under Emergencies

QIN Yuan-yuan1，SHEN Hui-zhi1，ZENG Hong-dan2

(1.Lushan College of Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou，Guangxi，545616；2.Nanning Zhengui Engineering Information Consulting Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530022)

Abstract：OD distribution of evacuation traffic under emergencies is different from OD distribution of normal traffic，therefore，in order to achieve the reasonable distribution of evacuation traffic，this article studied the OD distribution of evacuation traffic under emergencies，analyzed the characteristics and influencing factors of evacuation traffic OD distribution under emergencies，combined OD distribution prediction values of influencing factors(OD distribution of background traffic flow，evacuation road net-work and surrounding road network structure，diffusion capacity of evacuation area exits，capacity of main evacuation channels，etc.)，considered the impact coefficient of influencing factors，and then de-termined the evacuation traffic OD distribution，which avoided the bias of prediction results by using the traditional traffic OD distribution.

Keywords：Traffic evacuation；Emergencies；OD distribution；OD matrix estimation；Transcad

收稿日期：2016-02-05

文章編號：1673-4874(2016)02-0081-05

中圖分類號：U491

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.02.019

作者簡介