二級公路交通事故應(yīng)急救援的最佳路徑選擇

劉曉華

摘 要：相對于中、小城市，二級公路的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過高速公路及市政道路的規(guī)模，它是連接市區(qū)與縣（鄉(xiāng)）、縣與縣、縣（鄉(xiāng)）與區(qū)之間的必要通道，此類公路不設(shè)收費站，不封閉，沒有中央隔離帶，存在著更多的交通事故隱患。該文以二級公路交通事故應(yīng)急救援為研究對象，從突發(fā)性公共事件救援的特征和實際情況出發(fā)，結(jié)合事故應(yīng)急救援路徑選擇的實際特點，應(yīng)用基本蟻群系統(tǒng)模型理論為基礎(chǔ)，探討了二級公路交通事故應(yīng)急救援的最佳路徑。

關(guān)鍵詞：二級公路 突發(fā)性事件 應(yīng)急救援 蟻群算法

中圖分類號：U491.59 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（a）-0053-01

在中、小城市中，二級公路起著舉足輕重的作用。它是連接縣（鄉(xiāng)）、縣與縣、縣（鄉(xiāng)）與區(qū)之間的重要通道，在運載能力上都發(fā)揮著重要的作用。近年來，由于二級公路上取消了收費系統(tǒng)，交通管制也只限于部分路段，車流輛逐年增加，道路上車輛種類繁多，貨運大車、拖拉機、摩托車、電動車等都可以在此類道路上行駛，再加上行人隨時橫穿道路，無疑加大了在此類公路上交通事故發(fā)生的概率。

我國目前公路交通檢測技術(shù)的發(fā)展水平低，公路交通信息的檢測器布設(shè)還不夠全面。在交通緊急救援中，難以實時完整的掌握道路交通運行狀態(tài)，減少救援車輛的在途時間，提高救援效率，降低由于事故造成的人民生命和財產(chǎn)損失。如果公路上交通事故長時間未能得到清除，隨著道路上交通密度的持續(xù)增加，公路上各路段的擁擠度將加大，使車輛通行時間增加，而通行時間的增加使得救援車輛的趕赴救援現(xiàn)場的行程時間延長，使事故的影響加大。因此，最優(yōu)路徑選擇問題成了緊急救援的關(guān)鍵。

1 應(yīng)急救援中的路徑選擇

車輛路徑選擇是對一系列出發(fā)點和需求點，選擇適當(dāng)?shù)男熊嚶肪€，在滿足一定的約束條件的情況下，達(dá)到一定的優(yōu)化目標(biāo)（如路程最短、費用極小、時間盡量少等）。應(yīng)急救援車輛路徑選擇是在盡可能短的時間里把救援設(shè)備與救援人員運送到交通事故現(xiàn)場，盡最大可能的滿足所有需求，不惜運費。路徑選擇問題主要由兩個方面組成：交通網(wǎng)絡(luò)圖的建立和最短路徑算法。在道路系統(tǒng)中，通常將各路段視為交通網(wǎng)絡(luò)圖的邊。將路段交叉口視為交通網(wǎng)絡(luò)圖結(jié)點集合的主要組成部分，路徑選擇的出發(fā)、目標(biāo)點是交通網(wǎng)絡(luò)圖的關(guān)鍵頂點。

針對應(yīng)急救援系統(tǒng)中求最短路徑問題，需要先將交通網(wǎng)絡(luò)抽象為一個權(quán)值為正值的車輛路徑問題，給出了預(yù)測路段權(quán)重變化趨勢的模型。應(yīng)急救援指揮調(diào)度系統(tǒng)接到公路交通事故報警后，根據(jù)事故的嚴(yán)重情況，判斷公路是否會產(chǎn)生交通擁堵路徑規(guī)劃的目標(biāo)是使救援車輛能夠從某個位置移動到事故點，同時盡可能的避開交通擁堵并是車輛總行駛時間最小。問題空間能夠通過抽象交叉口為節(jié)點來定位車輛位置，這些節(jié)點通過抽象為弧段的路段連接成網(wǎng)絡(luò)。每個弧段都有相關(guān)聯(lián)的權(quán)重，該文表示為車輛行駛時間。交通阻抗由路段上的阻抗和節(jié)點處的阻抗組成兩部分。節(jié)點處的阻抗，因是在二級公路上的緊急救援，不受紅燈、禁拐影響，在這里不加考慮。只考慮路段上的阻抗，車輛在公路路段上所需行走時間是隨著該路段上交通流量的增加而增加，其行走時間與交通流量的關(guān)系可表達(dá)為：tij=f（）。式中，tij表示通過路段ij所需的時間；表示路段ij上通過的交通流量。

2 基于蟻群算法在道路救援中最佳路徑的研究

蟻群算法是生物學(xué)家通過對螞蟻長期的觀察研究發(fā)現(xiàn)：螞蟻通過自身分泌的信息素相互交換路徑信息，經(jīng)過一段的時間， 某一條路徑上經(jīng)過的螞蟻越多，留下的信息素濃度越大，會吸引更多的螞蟻選擇這條路徑，而留下更多的信息素，其他路徑上的信息素又會隨著時間而消除，螞蟻通過信息素最終能找到食物與窩之間最短的路徑。在交通網(wǎng)絡(luò)路徑選擇中，從出發(fā)點到目的地點，經(jīng)過路徑規(guī)劃后，可以借鑒蟻群算法的原理也能找到最合理的或是滿足不同要求的車輛行駛最佳路徑。

在交通路線中每一個交叉路口抽象為一個節(jié)點，從救助出發(fā)點到現(xiàn)場事故點所有的交通路線形成的網(wǎng)絡(luò)做為研究平臺。每一個交叉路口的節(jié)點，用A表示，節(jié)點的集合A={，，2…，n}，0為車輛救援的起點。D為路段的集合，D={（，）}，，A，起點和終點（，）與之相對應(yīng)。因此，若有一次救援任務(wù)，救援車輛從點出發(fā)，要用最短的時間經(jīng)過部分節(jié)點到達(dá)事故終點。根據(jù)上述對救援問題的描述和分析，建立二級公路救援路徑的模型。

在路網(wǎng)規(guī)劃最佳路徑選擇中，假設(shè)共有m輛車輛，從救援點A到事故點B，把從救援點A出發(fā)的車輛進(jìn)行分組；假設(shè)第n輛車到達(dá)了節(jié)點C，C點為除事故點B的任意節(jié)點，則根據(jù)節(jié)點C的信息素表中的最大概率值來決定下一個節(jié)點D的選擇；通過更新所有路段上的信息表，得到新的信息表，用來讓后面的車輛決定下個節(jié)點；檢查變量n，n≥m時，路徑選擇結(jié)束。

3 結(jié)語

交通事件中救援車輛趕赴事件現(xiàn)場所花費的時間在整個事件周期中占有重要的比重，減少救援車輛行程時間對減少事件所導(dǎo)致的損失有重要意義。國內(nèi)交通安全領(lǐng)域的學(xué)者對交通應(yīng)急救援的研究重點仍在緊急救援機制、組織和總體框架的設(shè)計上，缺乏針對二級公路這一特定類型交通的緊急救援路徑選擇的研究。用蟻群法進(jìn)行應(yīng)急救援車輛路徑選擇，對提高事故救援效率、縮短救援時間有著重要的影響。

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