专利名称：特大灾害条件下基于可靠性的应急交通疏散路径优化方法
特大灾害条件下基于可靠性的应急交通疏散路径优化方法
技术领域：
本发明涉及一种路径优化方法，更具体涉及一种特大灾害条件下应急交通疏散路径优化方法。
背景技术：
现有研究成果绝大部分都将应急交通疏散路径优化问题等同于图论中距离最短路的计算，单纯认为在灾害发生地点到各应急避难所距离最短的路线上各交叉口实施单向绿波控制方案就可以实现最为快速的应急疏散，这是一种观念误区，完全忽视了特大灾害条件下突变的路段交通流运行状态对应急疏散车辆产生的影响。应急交通疏散的核心目标是“安全、快速”，需要关注的是疏散车辆在应急交通疏散路径上的行程时间最短，同时考虑特大灾害事件可能弓I发的通行可靠性、安全可靠性等因素。专利号为200710161193的“一种灾难突发环境下面向城市交通的人员疏散方法”
首先在获取与疏散相关信息的基础上建立路网数据结构，然后通过确定灾难点的位置来修改路网数据结构，最后基于动态网络流的最大流改进算法设计疏散路径。存在如下问题1) 没有明确灾难突发环境下与疏散相关的动态交通信息获取渠道，疏散路径行程时间可靠性难以保证；幻没有考虑重特大灾害对道路网络的影响，疏散路径通行可靠性难以保证；3) 没有涉及应急车辆与其他车辆在交叉口的冲突分析，疏散路径安全可靠性难以保证。
发明内容本发明提出一种特大灾害条件下基于可靠性的应急交通疏散路径优化方法，目标是满足特大灾害条件下应急交通疏散路径的行程时间可靠性、通行可靠性及安全可靠性。信息来源为来自无人机、飞艇的受灾区域遥感图像；应急交通指挥中心接收所采集的遥感图像，中心服务器安装应急交通疏散路径优化软件系统，在线计算并在受灾区域的矢量电子地图上显示最优疏散路径；通过VMS、车载导航装置、调频广播、Internet等通讯方式将最优疏散路径实时发布给疏散车辆。本发明的技术核心是特大灾害条件下应急交通疏散路径优化软件系统，由基于遥感数据的路段行程时间提取模块、路网拓扑数据更新模块、满足安全可靠性的应急交通疏散路径优化模块组成。基于遥感数据的路段行程时间提取模块突破了传统交通信息采集方式在特大灾害条件下的应用局限性，保证了路段行程时间的可靠提取；路网拓扑数据更新模块应用基于道路数据增量更新的动态拓扑重建技术，保证了特大灾害条件下疏散路径的通行可靠性；应急交通疏散路径优化模块考虑交叉口交通冲突对应急疏散车辆运行安全性的影响， 保证了特大灾害条件下疏散路径的安全可靠性。
图1.本发明方框图2.路段行程时间提取模块流程图；图3.路段长度计算示意图；图4.路口排队长度估计流程图；图5.特大灾害条件下路网拓扑数据更新流程图。
具体实施方式通过对遥感数据的采集处理得到灾害发生点与应急避难所覆盖区域路网内各路段的行程时间数据；应用路网拓扑数据更新模块更新灾害覆盖区域内的矢量电子地图；以最小化出行时间、最小化路线复杂度为优化目标，以满足疏散路径安全性为约束条件，计算最优应急交通疏散路径。1.基于遥感数据的路段行程时间提取模块路段行程时间是反映道路交通流运行状态最为直观的交通参数，是应急交通疏散路径优化的数据基础。当前路段行程时间采集的主流手段是以感应线圈为代表的固定型检测方法与以GPS为基础的浮动车检测方法。在特大灾害条件下，固定型检测器易损难修， GPS数据通信稳定性难以保证，均无法保证大范围路网路段行程时间的可靠采集。本模块基于现阶段已经成熟的遥感图像道路数据、车辆信息提取技术，创造性地提出了基于遥感数据的路段行程时间提取方法，保证了特大灾害条件下路段行程时间提取的可靠性，如附图2 所示，具体步骤如下Stepl 基于遥感图像提取道路数据；Step2 基于所提取的道路数据计算路段长度；路段长度的计算如附图3所示，图中各栅格代表遥感图像像素，灰色栅格为路面， 取路段同侧边缘两个点，坐标分别是(Xl，yi)和(x2，y2)，单位均是像素数。则以像素数表示
的路段长度为ζ = Vk-Jc2)2 +Oi- )2，再换算成长度单位米，则有路段长度:
权利要求
1.一种特大灾害条件下基于可靠性的应急交通疏散路径优化方法，由中心服务器接收所采集的遥感图像，在线计算并在受灾区域的矢量电子地图上显示最优疏散路径；通过通讯方式将最优疏散路径实时发布给疏散车辆，其特征包括基于遥感数据的路段行程时间提取模块、路网拓扑数据更新模块和满足安全可靠性的应急交通疏散路径优化模块组成；基于遥感数据的路段行程时间提取模块具体工作步骤如下Stepl 基于遥感图像提取道路数据；Step2 基于所提取的道路数据计算路段长度；St印3 基于遥感图像提取路段车辆数n_Car ；St印4 估计路段交通密度；St印5 计算车辆在路段上的平均行驶时间Γ ；St印6 估计路口排队长度；St印7 应用HCM2000中给出的延误模型计算路口平均延误J，模型中的“排队长度”变量为乂印6的估计结果；StepS 将Step5中得到的f与乂印6中得到的淋目加，即为路段行程时间Tij ； 路网拓扑数据更新模块基于现阶段已经成熟的遥感图像道路损毁检测技术、各类气象灾害检测传感器、基于道路数据增量更新的动态拓扑重建技术，提出了特大灾害条件下路网拓扑数据更新流程；满足安全可靠性的应急交通疏散路径优化模块应用基于遥感数据的路段行程时间提取模块中所得到可靠的路段行程时间数据，基于路网拓扑数据更新模块基中更新后所得到可靠的路网拓扑数据，建立满足安全可靠性的应急疏散车辆路径优化模型，路径优化的目标函数选择为最小化出行时间、最小化路线复杂度，并满足疏散路径安全性的约束条件。
2.根据权利要求1所述的特大灾害条件下基于可靠性的应急交通疏散路径优化方法， 其特征在于基于遥感数据的路段行程时间提取模块的Mep4 估计路段交通密度；设路段单向车道数为lane，则路段交通密度估计值为
3.根据权利要求1和2所述的特大灾害条件下基于可靠性的应急交通疏散路径优化方法，其特征在于基于遥感数据的路段行程时间提取模块的计算车辆在路段上的平均行驶时间Γ ；Γ的计算方法如下
4.根据权利要求1和2所述的特大灾害条件下基于可靠性的应急交通疏散路径优化方法，其特征在于基于遥感数据的路段行程时间提取模块的Mep6 估计路口排队长度为 沿着Hough变换获得的直线段的一端开始，顺着直线开始一次检查每一个像素的值，连续没有间断的取值为1的像素群即为一个车辆对象，连续没有间断的取值为0的像素群则为一个车辆间隔，最后沿该直线检测出的连续不间断取值为1的对象的数目即为该车队排队长度。
全文摘要
一种特大灾害条件下基于可靠性的应急交通疏散路径优化方法，涉及一种路径优化方法，由中心服务器接收所采集的遥感图像，在线计算并在受灾区域的矢量电子地图上显示最优疏散路径；通过通讯方式将最优疏散路径实时发布给疏散车辆，其特征包括基于遥感数据的路段行程时间提取模块、路网拓扑数据更新模块和满足安全可靠性的应急交通疏散路径优化模块组成。本发明保证了路段行程时间的可靠提取、特大灾害条件下疏散路径的通行可靠性和特大灾害条件下疏散路径的安全可靠性。
文档编号G08G1/0967GK102521998SQ201210003888
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者于德新, 于悦, 杨兆升, 杨庆芳, 杨楠, 林赐云, 王薇, 郑黎黎, 龚勃文 申请人:吉林大学