可預(yù)知災(zāi)難性事件下城市群應(yīng)急交通疏散模型及分析.pdf

1、過去的幾十年以來，全球氣候不斷變化，氣溫不斷升高，冰川融化，海平面上升，近十年以來海嘯、颶風(fēng)（我國稱之為臺(tái)風(fēng)）頻繁發(fā)生，襲擊全球各地沿海區(qū)域，造成人員喪生和財(cái)產(chǎn)損失。諸如襲擊中國上海、浙江、福建等地的臺(tái)風(fēng)，襲擊美國密西西比州、路易斯安那州、德克薩斯州的颶風(fēng)katrina、Rita、Ike、Gustav等。全球氣候變暖、海嘯颶風(fēng)爆發(fā)頻率增加的同時(shí)，城市化進(jìn)程不斷進(jìn)行:海岸線人口不斷增加、集聚，隨之帶來城市發(fā)展的一個(gè)現(xiàn)象:城市群(mega

2、region)的形成。
　　近五十年來，全球人口不斷增長，在一些區(qū)域，原本相距較遠(yuǎn)的單獨(dú)城市，城市人口和城市規(guī)模不斷增長，多個(gè)城市最終連接成人口分布在較廣區(qū)域，延續(xù)幾百公里的城市組團(tuán)，其被稱為城市群。目前，我國有三個(gè)典型城市群:長三角城市群、珠三角城市群和環(huán)渤海城市群;美國有兩個(gè)典型的城市群:波士頓-紐約-費(fèi)城-巴爾的摩-華盛頓哥倫比亞特區(qū)城市群、南加州圣地亞哥-洛杉磯城市群和多個(gè)潛在的城市群。在世界范圍內(nèi)，類似的城市群在印度、巴

3、西、日本、南非、歐洲等世界各地迅速擴(kuò)張和發(fā)展。
　　伴隨著全球氣候變暖、災(zāi)難性事件的頻發(fā)和城市群的快速發(fā)展。突發(fā)性氣候?yàn)?zāi)難威脅城市群數(shù)以百萬的人口的可能性在不斷增加。災(zāi)難性事件下應(yīng)急管理方法之一是采用大區(qū)域交通疏散，將危險(xiǎn)區(qū)域的人員疏散到安全區(qū)域，即應(yīng)急交通疏散。然而，包括數(shù)百萬車輛，數(shù)千萬人口的城市群應(yīng)急交通疏散尚未被研究者納入實(shí)際研究領(lǐng)域，本研究將就城市群應(yīng)急交通疏散的模型構(gòu)建、分析方法作一個(gè)初步的探索。
　　本文提出城

4、市群應(yīng)急交通疏散模型參數(shù)要求和四階段建模步驟，構(gòu)建一個(gè)城市群應(yīng)急交通疏散微觀仿真模型，該仿真模型將被用于城市群的應(yīng)急交通疏散研究。研究中使用一個(gè)理論上的城市群，即墨西哥灣城市群（路易斯安娜州新奧爾良大都市圈延伸至德克薩斯州休斯敦大都市圈）作為研究區(qū)域，盡管該城市群的規(guī)模尚不夠巨大，但其仍涵蓋了1200萬人口，且在未來時(shí)間內(nèi)，人口還會(huì)繼續(xù)增加;選擇該區(qū)域的另一原因在于研究者所在課題組已經(jīng)構(gòu)建過新奧爾良區(qū)域的交通仿真模型，因而，在現(xiàn)有研究基

5、礎(chǔ)上，可以將模型區(qū)域向西擴(kuò)展，進(jìn)而構(gòu)建一個(gè)涵蓋6個(gè)大都市圈的城市群應(yīng)急交通疏散模型。
　　該模型融合地理信息系統(tǒng)，疏散需求預(yù)測(cè)模型和交通仿真分析平臺(tái)(The Transportation Analysis and Simulation System，TRANSIMS)構(gòu)建，能夠整合利用現(xiàn)有的人口數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)來構(gòu)建人口和網(wǎng)絡(luò)信息，模型彈性(較)好，能夠適應(yīng)未來人口增長和道路網(wǎng)絡(luò)的變化。研究中，構(gòu)建虛擬颶風(fēng)情境，進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)

6、疏散演化過程，人口變化、道路網(wǎng)絡(luò)、疏散者行為以及區(qū)域管理策略都將被測(cè)試，以研究上述變量和交通系統(tǒng)表現(xiàn)之間的關(guān)系。從中得出在不同情形下的關(guān)鍵通道速度時(shí)空分布圖，流量時(shí)空分布圖，網(wǎng)絡(luò)瓶頸位置，網(wǎng)絡(luò)清空時(shí)間，宏觀網(wǎng)絡(luò)交通有效性指標(biāo)等。進(jìn)一步分析表明:疏散交通需求、交通管理策略對(duì)于交通表現(xiàn)指標(biāo)有決定性的作用，通過曲線擬合的方法，構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)交通表現(xiàn)函數(shù)，以預(yù)測(cè)在不同的疏散需求和管理策略組合下，城市群道路網(wǎng)絡(luò)的綜合表現(xiàn)指標(biāo)值，以及在需求和管理策略發(fā)

7、生變化的情況下，城市群道路網(wǎng)絡(luò)的疏散交通狀況會(huì)發(fā)生何種改變，研究了網(wǎng)絡(luò)清空時(shí)間的數(shù)學(xué)分布和分區(qū)域分時(shí)段疏散策略制定的數(shù)學(xué)方法，基于此提出了城市群應(yīng)急交通疏散策略制定方法和步驟，為應(yīng)急交通管理者和決策者提供信息支撐，做出合理決策。
　　由于颶風(fēng)的多發(fā)性和典型性，人們?cè)陲Z風(fēng)下的疏散行為和其他可預(yù)知災(zāi)難性事件下的行為類似，以上研究成果不僅有助于人們更加深入理解城市群應(yīng)急交通疏散現(xiàn)象，而且可以將其應(yīng)用于不同區(qū)域，人口、道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)城市群，