CN102169558A

CN102169558A - 高速公路网的应急资源调度方案自动生成方法

Info

Publication number: CN102169558A
Application number: CN2011100654280A
Authority: CN
Inventors: 胡晓健; 陆建; 赵琳娜
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-08-31

Abstract

本发明涉及一种高速公路网的应急资源调度方案自动生成方法，该方法包括如下步骤：步骤1：当发现交通意外事件后，采集事故现场信息、周边应急资源储备信息以及路网信息；事故现场信息包括：事故点位置、应急资源需求种类及其数量；周边应急资源储备信息包括：所有应急资源储备点位置、每个储备点应急资源的存储种类及其数量。本发明的优点在于当高速公路网中发生交通意外事件后，根据应急资源储备的分布，结合高速公路网的交通流、天气条件、应急资源需求等因素的变化，自动生成应急资源的调度方案，保障应急资源能够及时、可靠的运输到事发现场，提高应急处置效率，减少人员伤亡和财产损失。

Description

高速公路网的应急资源调度方案自动生成方法

技术领域

本发明涉及在考虑高速公路网的路网结构、交通流分布、道路条件、天气状况等因素的情况下，结合周边应急资源的储备信息，通过计算机自动控制，生成高速公路网中应急资源储备点需要运输的资源种类、数量以及运输线路，并形成应急资源的调度方案，及时、可靠的运输应急资源，为高速公路网的交通意外事件应急处置提供救援资源保障，提高交通意外事件的应急处置效率，减少事件造成的人员伤亡和财产损失。属于公路交通的应急管理领域。

背景技术

随着我国经济迅速发展，城际交通运输需求正在跨越式增长。为适应日益增长的交通出行需求，充分发挥高速道路的高效性、便捷性和快捷性，我国正加快高速公路网的建设速度。与此同时，高速公路的交通意外事件频繁发生，造成了难以预计的人员伤亡和财产损失。

高速公路的交通意外事件具有随机性强，事故损失严重，社会影响大等特点。交通意外事件发生后，如若不能及时采取有效的救援措施，将造成严重的后果。据《道路交通事故统计年报》，2008年我国发生高速公路交通事故10848起，占交通事故总起数的4.09％，造成6042人死亡，占事故总死亡人数的8.22％，13768人受伤，占事故总受伤人数的4.52％，直接财产损失约3.36亿元，占事故总财产损失的33.31％。美国交通安全实践表明，缩短交通事故后救援时间，有利于减少交通事故的伤亡以及伤害程度。在这个意义上，交通事故发生后的半小时被称为“生命黄金半小时”，对挽救伤员的生命至关重要。

经发明人长期研究发现，随着我国高速公路交通基础设施建设的不断完善，高速公路网已经完全具备了对交通意外事件快反应、短时间、高效率的应急救援的条件。目前，造成高速公路网交通事故死亡率居高不下的主要原因之一就是应急资源运输时间难以保障，现场应急处置工作无法开展。如果能够根据高速公路网的交通流、天气条件、应急资源需求等因素的变化，自动生成应急资源的调度方案，则可以保障应急资源能够及时运送到交通意外事件的事故点，提高交通意外事件的应急处置能力，避免不必要的人员伤亡和财产损失。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种高速公路网的应急资源调度方案自动生成方法，当高速公路网中发生交通意外事件后，根据应急资源储备的分布，结合高速公路网的交通流、天气条件、应急资源需求等因素的变化，自动生成应急资源的调度方案，保障应急资源能够及时、可靠的运输到事发现场，提高应急处置效率，减少人员伤亡和财产损失。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种高速公路网的应急资源调度方案自动生成方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：当发现交通意外事件后，采集事故现场信息、周边应急资源储备信息以及路网信息；

事故现场信息包括：事故点位置、应急资源需求种类及其数量；周边应急资源储备信息包括：所有应急资源储备点位置、每个储备点应急资源的存储种类及其数量；路网信息包括：每个路段的长度、交通量、实际通行能力、实时的平均速度、路段气象要素；

其中，事故现场信息通过视频、交巡警、路政巡逻、电话报警渠道获取；应急资源储备信息通过高速公路网的应急管理系统数据库获取；路网交通信息通过高速公路网的卡口、路段传感检测设备、气象观测站获取；

步骤2：根据事故点的应急资源需求种类和每个储备点的应急资源存储种类，确定每种应急资源需求的备选点；

就事故点的第i种应急资源需求而言，如果储备点的应急资源存储种类中存在事故点的第i种应急资源需求，则为该储备点是事故点的第i种应急资源需求的备选点，其中i为自然数；

步骤3：就事故点的第i种应急资源需求而言，根据每个备选点位置、事故点位置、高速公路网结构，确定从每个备选点到事故点的每一条备选路径，并建立备选路径集合S_i，采集备选路径集合S_i中每条路段的平均行驶速度

和路段长度L_r，计算每条备选路径的通行时间

其中，R^(s)表示第s条备选路径中所有路段集合，s∈S_i，r表示第s条备选路径中的第r条路段；

步骤4：采集备选路径集合S_i中每条路段的交通量q_r、实际通行能力C_r以及路段沿线的气象要素，计算备选路径集合S_i中每条路径的通行可靠度

其中，e_r为路段r上因交通量引起的通行可靠度，

e_{r} = \{\begin{matrix} 1 & q_{r} \leq 0.9 C_{r} \\ \frac{1.1 C_{r} - q_{r}}{0.2 C_{r}} & 0.9 C_{r} < q_{r} \leq 1.1 C_{r} \\ 0 & 1.1 C_{r} < q_{r} \end{matrix};

w_r为路段r上因异常天气引起的可靠度w_r，w_r根据每条路段的交通气象条件等级来判断，

步骤5：标准化每条备选路径的通行时间

标准化每条备选路径的通行可靠度计算每条备选路径的可靠通行时间指标：Γ_s＝Ω_s/Υ_s，将可靠通行时间指标集合记为Ψ，Γ_s∈Ψ，

其中，T_s代表第s条备选路径的通行时间，E_s代表第s条备选路径的通行可靠度，

代表备选路径集合S_i中所有备选路径的通行时间的最大值；

代表TK备选路径集合S_i中所有备选路径通行可靠度的最大值；k表示备选路径集合S_i中的第k条备选路径；

步骤6：在可靠通行时间指标集合Ψ中，选取最小的可靠通行时间指标，将其对应的备选点和备选路径作为事故点第i种应急资源需求的救援点和救援路径；

步骤7：判断该救援点储备的第i种应急资源的数量xⁱ是否能够满足事故点的第i种应急资源的需求量Xⁱ，如果xⁱ≥Xⁱ，将Xⁱ作为该救援点的第i种应急资源的运输数量，结束救援点和救援路径的选取，转至步骤8；

如果xⁱ＜Xⁱ，将xⁱ作为该救援点的第i种应急资源的运输数量，在可靠通行时间指标集合Ψ中删除以该救援点为起点的所有备选路径的可靠通行时间指标，并将事故点的第i种应急资源的需求量修改为Xⁱ＝Xⁱ-xⁱ，重新执行步骤6；

步骤8：根据事故点的每一种应急资源需求，执行步骤3到步骤8，直至为事故点的每一种应急资源需求均确定了救援点、应急资源运输量、救援路径；

步骤9：统计事故点的每一种应急资源需求对应的所有救援点、应急资源运输量和救援路径，生成应急资源调度方案，方案包括每个救援点需运输的应急资源种类、数量及其运输路径。

优选的，步骤4中所述气象要素包括能见度、降雨强度、地面温度、风力、降雪、积雪、沙尘暴。

有益效果：通过高速公路网的应急资源调度方案自动生成方法可根据高速公路网的结构、事发点的应急资源需求、周边储备点的应急资源存储种类和数量等静态数据，以及路网中交通流状态、天气条件等动态数据，分析应急资源的通行时间和通行可靠度，结合通行时间和通行可靠度两方面因素，自动生成应急资源的调度方案，调度方案中包括救援点、需运输的应急资源种类、数量及其运输路径等信息。该方法在考虑事故点应急资源需求和储备点应急资源供给的同时，还充分考虑到通行时间以及运输过程中的通行可靠性，可有效保障应急资源运输的快速、安全、可靠，效提升应急资源的运输效率，提高高速公路的应急管理能力，保障交通意外事件应急救援工作的顺利开展，避免不必要的人员伤亡和财产损失。

附图说明

图1为高速公路网的应急资源调度方案自动生成方法基本流程图；

图2为浙江省局部区域高速公路网示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

.一种高速公路网的应急资源调度方案自动生成方法是通过高速公路网的应急资源调度方案自动生成方法通过计算机控制，采集事故现场信息、周边应急资源储备信息以及路网交通信息，优化生成应急资源调度方案，充分考虑交通条件、天气条件、路网结构、资源需求等因素，避免人为因素的影响，提高应急资源供给的可靠性和有效性，其具体方法是：

1)当发现交通意外事件后，采集事故现场信息、周边应急资源储备信息以及路网信息。事故现场信息包括：事故点位置、应急资源需求种类及其数量；周边应急资源储备信息包括：所有应急资源储备点位置、每个储备点应急资源的存储种类及其数量；路网信息包括：每个路段的长度、交通量、实际通行能力、实时的平均速度、路段气象要素等。其中，事故现场信息可通过视频、交巡警、路政巡逻、电话报警等渠道获取；应急资源储备信息可通过高速公路网的应急管理系统数据库获取；路网交通信息可通过高速公路网的卡口、路段传感检测设备、气象观测站等获取。

2)根据事故点的应急资源需求种类和各个储备点的应急资源存储种类，确定每种应急资源需求的备选点。就事故点的第i种应急资源需求而言，如果储备点的应急资源存储种类中存在事故点的第i种应急资源需求，则为该储备点是事故点的第i种应急资源需求的备选点。其中i为自然数。

3)就事故点的第i种资源需求而言，根据每个备选点位置、事故点位置、高速公路网结构，确定从每个备选点到事故点的每一条备选路径，并建立备选路径集合S_i，采集备选路径集合S_i中每条路段的平均行驶速度

和路段长度L_r，计算每条备选路径的通行时间

其中，R^(s)表示第s条备选路径中所有路段集合，s∈S_i。r表示第s条备选路径中的第r条路段

4)采集备选路径集合S_i中每条路段的交通量q_r、实际通行能力C_r以及路段沿线的气象要素(能见度、降雨强度、地面温度、风力、降雪、积雪、沙尘暴等)，计算备选路径集合S_i中每条路径的通行可靠度

其中，e_r为路段r上因交通量引起的通行可靠度，

w_r为路段r上因异常天气引起的可靠度w_r，w_r可根据每条路段的交通气象条件等级来判断，路段r的交通气象条件等级的评级方法见中华人民共和国气象行业标准《高速公路交通气象条件等级》(QX/T 111-2010)。

5)标准化每条备选路径的通行时间

标准化每条备选路径的通行可靠度

计算每条备选路径的可靠通行时间指标：

将可靠通行时间指标集合记为Ψ，Γ_s ∈Ψ，

代表备选路径集合S_i中所有备选路径的通行时间的最大值；

代表TK备选路径集合S_i中所有备选路径通行可靠度的最大值；

6)在可靠通行时间指标集合Ψ中，选取最小的可靠通行时间指标，将其对应的备选点和备选路径作为事故点第i种应急资源需求的救援点和救援路径。

7)判断该救援点储备的第i种应急资源的数量x_i是否能够满足事故点的第i种应急资源的需求量Xⁱ，如果xⁱ≥Xⁱ，将Xⁱ作为该救援点的第i种应急资源的运输数量，结束救援点和救援路径的选取，转至步骤8)；如果xⁱ＜Xⁱ，将xⁱ作为该救援点的第i种应急资源的运输数量，在可靠通行时间指标集合Ψ中删除以该救援点为起点的所有备选路径的可靠通行时间指标，并将事故点的第i种应急资源的需求量修改为Xⁱ＝Xⁱ-xⁱ，重新执行步骤6)。

8)根据事故点的每一种应急资源需求，执行步骤3)到步骤8)，直至为事故点的每一种应急资源需求均确定了救援点、应急资源运输量、救援路径。

9)统计事故点的每一种应急资源需求对应的所有救援点、应急资源运输量和救援路径，生成应急资源调度方案，方案包括每个救援点需运输的应急资源种类、数量及其运输路径。

示例：选择浙江省境内高速公路局部路网为发明的研究对象，路网结构如附图2所示。

1)当事故点D自南向北方向发生了交通意外事件，采集事故现场信息发现需要消防设备4件、医疗设备5件、抢修设备2件；采集周边应急资源储备信息发现周边共有6个储备点，储备的应急资源如下表1所示：

表1储备点的应急资源信息

储备点	O₁	O₂	O₃	O₄	O₅	O₆
							消防设备	3	0	3	0	3	0
医疗设备	0	3	0	3	0	3
							清障设备	2	0	2	0	2	0

采集事故点和储备点之间的路网信息，包括路段长度、交通量、实际通行能力、平均车速、气象要素，如表2所示：

表2路段潜在交通事故数表

路段	L₁	L₂	L₃	L₄	L₅	L₆	L₇	L₈	L₉	L₁₀	L₁₁	L₁₂	L₁₃	L₁₄
															路段长度(km)	40	6	10	12	8	5	12	10	8	10	10	12	14	8
交通量(千辆/h)	1.6	1.4	2	1.2	1.6	1.4	1.8	1.2	2	1.5	2.2	1.2	2.3	2.1
															通行能力(千辆/h)	4	4	4	4	4	4	4	4	2	4	4	4	4	4
平均速度(km/h)	100	100	100	100	100	100	100	100	40	100	100	80	80	80
															交通气象条件等级	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1

其中，由于事故点由南向北方向发生交通意外事件，对路段L₉的通行速度造成影响；路网东侧的L₁₂L₁₃L₁₄有大风，造成交通气象条件等级为1级。

2)就消防设备需求而言，根据表1，确定O₁、O₃、O₅为备选点，相应的备选路径共四条：L₁L₂；L₃L₅L₈L₂；L₁₄L₆L₈L₂；L₁₀L₉。

3)根据表2，计算每条备选路径的通行时间和通行可靠度，并将其标准化，计算可靠通行时间指标，如下表所示：

表3消防设备需求的备选路径的可靠通行时间指标

备选路径	通行时间(h)	通行可靠度	标准化通行时间	标准化通行可靠度	可靠通行时间指标
						L₁L₂	0.46	1	1	1	1
L₃L₅L₈L₂	0.34	1	0.74	1	0.74
						L₁₄L₆L₈L₂	0.31	0.75	0.67	0.75	0.89
L₁₀L₉	0.3	0.5	0.65	0.5-	1.3

4)在表3中，选取最小的可靠通行时间指标，将其对应的备选点O₁和备选路径L₃L₅L₈L₂确定为事故点消防设备需求的救援点和救援路径。由于救援点O₁存储的消防设备3件，小于事故点消防设备需求量4件，因此，在所有可靠通行时间指标中，删除以救援点O₁为起点的所有备选路径的可靠通行时间指标，

确定救援点O₁需运输3件消防设备，并将事故点消防设备需求量改为1件。

5)在剩余的可靠通行时间指标中，选取最小的可靠通行时间指标，将其对应的备选点O₃和备选路径L₁₄L₆L₈L₂，确定为事故点消防设备需求的救援点和救援路径。由于救援点O₃存储的消防设备3件，大于事故点消防设备需求量1件，确定救援点O₃需运输1件消防设备，结束救援点和救援路径的选取。

6)事故点消防设备的需求由救援点O₁运送消防设备3件，救援路径为L₃L₅L₈L₂；由救援点O₃运送消防设备1件，救援路径为L₁₄L₆L₈L₂。

7)通过步骤2)到步骤6)，可确定事故点医疗设备的需求由救援点O₂运送医疗设备3件，救援路径L₇L₈L₂；由救援点O₄运送医疗设备2件，救援路径L₁₃L₆L₈L₂。确定事故点抢修设备的需求由救援点O₁运送抢修设备2件，救援路径为L₃L₅L₈L₂。

8)生成应急资源调度方案：救援点O₁运送消防设备3件和抢修设备2件，救援路径L₃L₅L₈L₂；救援点O₂运送医疗设备3件，救援路径L₇L₈L₂；救援点O₃运送消防设备1件，救援路径为L₁₄L₆L₈L₂；救援点O₄运送医疗设备2件，救援路径L₁₃L₆L₈L₂。