文摘
逆流式主要疏散路线是一个方案,采用在许多海湾地区和东部沿海州飓风疏散。这个想法是为了扭转一个方向的道路往往为了适应旅游需求大大增加远离区域的影响。有效的计划和操作是成功的反向流动实现的关键。阿拉巴马州有一个约140英里的逆流段之间的i - 65退出31和退出167年,逆流操作进行几次在过去的飓风疏散。部署的设备和人员的时间和实际的起始和终止逆流影响效率,安全,和操作的成本。阿拉巴马大学的研究人员与决策支持系统的设计任务为逆流式疏散计划。设计决策支持系统包括三个主要模块:需求模块,网络优化模块,事件和表征模块。本文的设计流量事件生成和特征模块的计划决策支持系统。
1。介绍
大规模疏散由于热带风暴、飓风等极端天气事件正在成为日常事件在全球沿海地区。这些事情的正常反应是疏散从沿海向内陆。正常的流量变成拥堵、沮丧和僵局。这样可以减少汽车的数量,可以离开疫区如果疏散秩序。灾难性损失的潜在风险增加,如果飓风罢工停滞交通和需要进一步疏散计划。最常见的疏散策略流交通管理官员在此类事件“reverse-laning”或“反向流动。“逆流式换向过程中一个方向的交通在特定航线促进整体疏散流。这个过程通常是适用于州际公路,称为“拒绝访问路线,”,因为交通控制可以应用于交换和终端领域。
在逆流操作增加了交通事故应该预期。交通事故被定义为一次性的事件,包括事故,导致overcongestion或饱和的道路网络。在大规模的疏散,如飓风疏散的情况下,交通事故明显延长疏散人员的旅行时间;因此,所需的时间完全空下的区域风险略有增加。
这项研究的作者被阿拉巴马州运输部负责(ALDOT)为逆流式计划开发一个决策支持系统在飓风疏散。阿拉巴马州和其他几个邻国采用逆流式在飓风疏散的概念。在阿拉巴马州,一个大约140英里的部分退出31之间的i - 65和退出167年被确定为逆流段。在这种情况下,i - 65将reverse-laned所有交通流北,从南部的阿拉巴马州225号公路,附近移动,退出167/168,南面的大蒙哥马利大都会地区(1]。如前所述在图1(1),这个概念是卡特里娜飓风后进一步细化,提供紧急车辆通过美国与备用路由南31。
尽管逆流操作增加道路的疏散能力,这是一个不寻常的措施。实际的实现问题的范围从交通控制、访问管理,并使用路边设施安全,劳动需求和成本(2]。因此,必须注意规划和实时操作的逆流式疏散。设计计算机工具来帮助因此逆流式调度的决策是由研究人员为ALDOT提供(1)一个完善而可靠的介观模拟交通流,即细胞传播模型;(2)敏感性分析来解释不准确的路线选择和事件信息;(3)一个健壮的和随机优化平台,以确定反向流动的发生和持续时间;(4)评估的影响,交通事故可能在整个疏散工作。图2描述了架构的决策支持系统(DSS)。论述了开发和验证事件的生成和描述模块。
2。背景研究
当前可用的文学提供了证据的困难在处理潜在的交通事件的影响在大规模疏散事件,特别是在逆流和当天气状况正在恶化。只有少量的已发表的研究处理随机交通事件的生成和特征在飓风疏散。
Lindell和多嘴的人3)进行了一项研究,列出了主要行为影响因素飓风疏散时间估计(几个)。尽管如此,在这些因素中,作者提到的影响交通事故源于危险状况,如风暴潮和风力对疏散人员的旅行时间和路线的选择;访问事件的角色在飓风疏散是他们调查的范围之外。
Wolshon et al。4)综述了交通运营、管理和控制在飓风疏散,包括reserve-laning实践。研究者称,其中一个主要的考虑而决定逆流式安全措施,扭转运动的交通增加了侧击和正面碰撞的可能性。Wolshon等人得出的结论是,在飓风疏散,事件如过热、扁平轮胎,和汽车的燃料是常见的,尽管这些需要清理在一个安全的和及时的方式,这是一个更大的挑战者公路首先受访者当逆流操作。作者强调需要开发智能交通系统,可以及时评估巷闭包的影响,天气条件和事件来有效地指导疏散人员。
邹et al。5)开发了一种基于仿真模型飓风疏散附近的海洋城。他们设计了六撤离计划,包括实时操作策略模拟期间疏散。来自这些实时交通操作并发症之一是预测游客的反应在紧急疏散。嵌入式微观模拟引擎使用的是这项研究的作者评估交通条件不同的需求模式。这台发动机开发与CORSIM走廊仿真软件供料,和涉及一段2 h的疏散行动。开发模型允许用户调查交通状况在临界点网络几个控制操作和潜在的事故场景。然而,目前尚不清楚事件是如何生成的仿真,还是程度或性质的模拟事故场景。
Edara et al。6从密苏里大学开发出一种大规模的交通仿真模型VISSIM,微观,时间步模拟器,估计的性能不同的疏散路线,确定拥堵的主要来源,评估整个网络疏散时间,设计交通控制策略。在他们的研究工作的目标是事件发生的模拟来评估它们对疏散时间的影响。事件是随机生成的高交通量段通过使用VISSIM的“部分路由决策”特性。即车辆事件被建模为替代路线的时间的时间内静态交通路由实际上是预定义的。虽然这项工作是为数不多的努力中引入交通事件下大规模疏散分析逆流操作,选择的方式这样做可能不适合更复杂,现实生活中由于其整体简单的评估时间延迟和完全没有拥堵的考虑。
在开放的文学,罗宾逊的工作等。7)可以挑出最全面的努力学习在飓风疏散交通事故的作用。通过动态交通模拟,作者研究了在汉普顿道路交通事件应急疏散的影响。研究涉及的模拟疏散流量在70小时内,平均近200车辆事故和1400残疾人和被遗弃的车辆。从交通数据库提取模拟场景,事故地点,清规戒律,持续时间从可用的交通数据和随机选择匹配的历史价值。尽管这个工作没有考虑逆流操作,一些假设和结果由罗宾逊et al。7非常相关的工作,因此,他们用于事件发生和发展的特征模块阿拉巴马州的i - 65走廊。
3所示。在飓风疏散事件生成和特征
如图2,事件生成器和表征模块与优化模块通过引发交通事故的基础上选定的交通计数,然后暂时减少道路段附近的流动能力生成的事件。从本质上讲,一旦激活模块作为“背景程序”在网络仿真,它循环遍历每60分钟的模拟时间执行随机生成的事件,描述他们根据他们的时间和影响疏散网络的整体能力。
处理模块的设计和实现是基于交通数据,算法程序,并从ALDOT启发式的疏散日志过去的飓风事件(特别是伊凡和丹尼斯),阿拉巴马州的医疗事故数据库,高速公路容量手册(8由秦和史密斯[],和相关工作9),邹et al。5罗宾逊,et al。7]。
3.1。事件一代
事件的生成是基于平均交通量在i - 65走廊,一天的时间。事故日志以及交通计数在疏散事件得到了研究人员为热带风暴ALDOT海伦(2000年9月),热带风暴汉娜(2002),伊万飓风(2004年9月),热带风暴阿琳(2005年6月),丹尼斯(2005年7月),飓风卡特里娜飓风(2005年8月),飓风古斯塔夫(2008年8月),飓风艾克(2008年9月)。
如前所述,阿拉巴马州的i - 65的部分参与逆流操作长大约140英里,它扩展了退出31至167年退出(见图1)。而产生交通事故模拟60分钟窗口内的时间,三个需要确定决策变量:事件的数量,位置,时间发生的时间窗口。
可用的风暴和飓风疏散日志没有提供任何重要的见解关于i - 65的特定段走廊是比其他人更容易发生交通事故。唯一真正从日志是获得相关信息之间的所有事件发生37和167英里帖子。因此,它成立,对于一个给定的交通事故所造成的,它的位置是根据定义37英里和167之间的均匀分布。换句话说,任何交通事故发生的概率在特定位置这两个英里的帖子都是相同的。
对于事件及其发生的次数,概率分布开发使用的交通数据记录提到ALDOT疏散的日志事件的interarrival次模型。适合使用的主要参数随机分布的时间是那一天的事件被报道和每小时交通量条件下测量的平均43英里帖子数小时交通量数据,87和144 i - 65。结果事件”interarrival方案描述如下(举个例子,在一个疏散窗口8点和9点之间,当交通量平均1000 vph以上,事件将建模根据interarrival率33 +威布尔(10.1,0.301)分钟)。
Interincident时间分布(分钟)从4点到下午1点,每小时交通量低于1000 vph:地理分布:对数正态、表达式:29.5 + LOGN (76、656),平方误差:0.272481。从下午1点到下午8点,每小时交通量低于1000 vph:地理分布:威布尔、表达式:33 + WEIB (10.1, 0.301),平方误差:0.061510。从4点到下午1点,每小时交通量超过1000 vph:地理分布:威布尔、表情:9 + WEIB (23.1, 0.394),平方误差:0.064422。从下午1点到下午8点,每小时交通量超过1000 vph:地理分布:β,表达式:32.5 + 48 *β(0.349,0.288),平方误差:0.180530。*每小时交通量平均43卷的议员,87年议员,议员144人。重要的是要注意,由于安全原因,强制撤离的居民在阿拉巴马州沿海地区发生在凌晨到日落。
3.2。事件描述
一旦生成事件,他们需要评估其潜在影响的特征。基于高速公路容量手册(8),研究由秦和史密斯9),邹et al。5罗宾逊,et al。7),决定对交通事件进行分类分为三个不同的类:(1)崩溃,(2)废弃的车辆,和(3)残疾的车辆。车祸发生时车辆退出疏散区与物体碰撞。这包括触及公路铁路,另一辆车,或者撞进沟里。废弃和残疾人车辆车辆,因为这样或那样的原因停止移动。它们之间的区别是,一个废弃的车辆停止在驾驶员的控制下,如爆胎或健全机械问题;因此,司机通常是能够把车辆的肩膀。另一方面,一个残疾人车辆摊位没有迫在眉睫的警告,这可能会导致一个完整的妨碍交通的车道。
后发现了罗宾逊et al。7),通过一个广泛的检查可用的飓风疏散日志(尤其是来自飓风伊凡和丹尼斯)以及阿拉巴马州的医疗事故数据库,这是得出的结论是,所有交通事件沉淀在一个强制性的飓风疏散在i - 65, 11.7%可以分为崩溃,遗弃车辆4.8%,剩下的83.4%,残疾的车辆。因此,这些比率被用于这项研究对模拟的交通事件进行分类。
第二阶段事件描述过程的处理决定的效果上的机密事件已经疏散网络。具体在阿拉巴马州的i - 65,这主要是一个双车道的高速公路上交通(即每个方向。,north and south), an incident might affect the shoulder, one lane, or—in the most serious events—the two lanes in one direction. Based on incident simulations performed by Robinson et al. [7),以及研究者的观察,在表中描述的百分比1建立了量化等事件如何崩溃,废弃的车辆,和残疾人车辆阻碍交通的自由流动以及阿拉巴马州的i - 65。例如,它决心,百分之九十的残疾人车辆只影响高速公路的肩膀而剩下的百分之十确实会阻碍交通的两车道的公路。
最后,一旦事件被生成,分类,及其对道路的影响(即。,I-65) assessed, the incident detection and characterization module computes the reduction in road capacity at the location of occurrence. The way the module does this is by altering the default capacity in the network simulation module for the road segment stretching a mile north and a mile south (i.e., ±one mile) from the location of the incident. The altered road segment capacity stays in effect for an interval of time equal to the duration of the incident. Table2显示了不同的事件场景改变道路的能力。例如,见表2崩溃,只影响到路肩将意味着减少了19%的容量在两英里的路段它的位置。如果事故阻碍一个车道的交通,影响道路段的能力将减少百分之三十五的原始能力或零如果两个通道受阻。
表3描述了生成的事件持续时间分布。例如,假设70.5%的残疾人和被遗弃的车辆将解决(清除)发生后15分钟内和18.4%的此类事件需要15至30分钟才能清楚,而剩下的11.2%可能需要30到60分钟。这些事件的持续时间以及估计道路容量减少表所示2后建立了一个全面的研究,详细分析涉及ALDOT飓风疏散的日志,以及适应的方法其次是秦和史密斯(9),邹et al。5罗宾逊,et al。7)源于公路容量手册(8]。
4所示。实现
这个设计的概念是构建使用Excel和评估使用历史数据。当激活时,事件生成和特征模块提供的网络仿真模块产生的交通事故发生的时候和地点在成功模拟疏散时间60分钟的窗口。一个特定事件的降水导致预定的道路在受影响的位置(即容量减少。在两英里)的延伸时间明确的事件。事件被生成的两种不同的交通场景中,也就是说,低和高要求。
在低需求的情况下,模拟3级飓风疏散总需求为64568乘用车单位(pcu)。高需求场景涉及152400 pcu疏散该地区由于5级飓风。共有48和104事件生成的每个场景,分别。表4显示时间的总量由i - 65上的所有车辆在这些场景事件模拟时的需求。每个场景模拟(也就是5倍。,each simulation run with a different random seed).
所有车辆平均总时间是180463 pcu·人力资源和1493774 pcu·人力资源在低和高需求场景下,分别。因此,我们可以大致的说在低需求,车辆的平均时间花在阿拉巴马州的i - 65在疏散事件是2.79小时。这个平均时间增加到极端的疏散情况下(即9.80小时。明显,高需求的车辆试图退出地区)。
这些场景运行时没有事件,获得的平均总旅行时间是180220 pcu·人力资源和1492402 pcu·人力资源低和高要求,分别。因此,当评估事件的影响对所有车辆的总时间在i - 65飓风疏散,我们可以说总旅行时间的增加,平均而言,243年pcu·人力资源时低容量的车辆疏散该地区和1372年pcu·人力资源存在高交通量需求时。
5。结论和讲话
本文描述一个事件生成和发展的描述模块整合到决策支持系统环境的评估和优化逆流操作在飓风疏散在阿拉巴马州的i - 65走廊。开发模块设计并实现基于交通数据,算法程序,并从ALDOT启发式的疏散日志过去的飓风事件,阿拉巴马州的医疗事故数据库,高速公路容量手册(8由秦和史密斯[],和相关工作9),邹et al。5罗宾逊,et al。7]。
这项工作是为数不多的报告试图调查和评估的影响交通事故车辆的整体疏散旅行时间退出受灾地区。传统定义,事件不再发生的事件,如崩溃,废弃的车辆,和残疾人车,在过饱和条件下,可以代表相当拥挤。
设计事件生成和表征方法最终实现在两个不同的疏散场景。第一个当疏散交通需求低时假定和其他高通量的离开交通。结果表明:一次性的事件更安全系数比flow-disrupting控制,强制疏散事件。是观察到的总旅行时间由于事件增加的百分比仅为0.13%,低需求为0.09%,高需求。这个结果表明,担心通常的交通事件疏散都被误导了。
确认
特别感谢扩展到阿拉巴马州运输部(ALDOT)资助。作者也要感谢乔治·康纳斯和斯泰西玻璃与这个项目他们的努力和帮助。