多源點突發事件應急疏散模型問題探討

（浙江長征職業技術學院 浙江·杭州 310025）

1 研究意義

突發事件，自古有之，以我們目前的科技水平，有些突發事件完全避免是不可能的，但如何對某些突發事件進行有效預防或者在其發生后，對其進行有效地處置，避免災害的進一步發生，將損害降到盡可能低的狀態是完全可以做到的。

從現有的文獻資料來看，應急系統管理研究主要分三方面：應急系統的政策和制度設計；應急設施選址及應急物資調度；突發事件中人員、車輛等的應急疏散。本文將討論應急系統中技術方法層面上的問題，特別是突發事件中多源點應急疏散模型與算法的研究。

應急疏散是指面對洪水、臺風等自然災害以及建筑物火災、毒氣泄漏等突發事故，將處于危險區域的人群快速疏散至安全區域。如何進行及時有效的應急疏散是減少生命財產損失，特別是減少群死群傷事故發生的重要手段。因此，系統地研究應急疏散規劃、組織管理方法及關鍵技術，對于保證緊急狀況下的人員、車輛的及時轉移，提高疏散效率和應急系統的總體救援能力，減輕災害或事故損失，保證人民生命財產安全具有重要意義。

2 國內外同類研究工作現狀

應急疏散理論的研究始于20世紀30年代，主要通過構建宏觀和微觀模型對正?；蛘呔o急狀況下的人群行為進行模擬。在宏觀模型中假設每個個體行為相似，將疏散隊伍看成車流或者人流形成一個整體，從群組的角度進行研究，主要以網絡流優化為基礎，包括靜態網絡、離散時間動態網絡模型以及連續時間動態網絡模型等；微觀模型主要是通過模擬待疏散人員的行為來進行分析，采用氣體或液體的流動來模擬行人的運動行為，并考慮行人意圖、期望速度和個體之間的相互作用，主要包括基于元胞自動機的疏散仿真模型、基于物理作用的社會力模型和近年廣泛應用的基于多智能體模擬模型等。

國內外諸多學者基于不同的實際背景采用不同方法對該問題進行研究，主要采取計算機仿真和數學分析方法。計算機仿真的重點是基于智能體技術(AgentTechnology)來預測出疏散時間，評估疏散方案。數學分析的方法主要以網絡優化為基礎，無論是建筑物內疏散還是大范圍疏散都可以轉化為疏散網絡的問題。Hamacher等對疏散問題的宏觀模型進行綜述，采用極大流或者快速流來確定疏散方案，這些模型通常可以確定疏散時間的下界。

隨著應急疏散管理不斷成熟和發展，各種不同的新技術被用于疏散模型，但是利用動態網絡流來研究疏散問題仍然得到廣大研究者的重視，以期產生更好的上界或者下界，作為其他研究技術的參考依據。林詒勛等考慮了應急疏散網絡中最小飽和流問題，并利用最小和飽和流和最大流的關系來求解該問題。張江華等以疏散時間加權和最小化為目標，考慮存在優先順序的多源點和容量限制情形下的應急疏散，利用圖論中網絡優化思想的啟發式算法通過不斷更新網絡來確定短路作為疏散方案。

3 探討的主要問題

一旦遇到突發事件，尤其是類似火災、毒氣泄漏、恐怖襲擊等事件，往往需要撤離這些場所中的所有被困人員，而不是轉移其中某一小區域的部分人員。由于這些人員分布是離散的，通常不能將其簡單地作為單源疏散，本文研究多源點疏散模型。由于不同源點到達出口的距離不盡相同，每個源點中待疏散人數也未必一樣，使得多源疏散遠比單源疏散復雜。期望改進快速流控制算法得到切實可行的疏散方案。

多源點疏散問題是考慮如何對每個源點上的被困人員進行合理分組選擇合適的路徑進行疏散，使得疏散網絡疏散結束時間最小化。這個問題是NP難的，不存在多項式時間的最優算法。在處理具體疏散問題時，我們需要考慮更多的限制因素，做的并不一定是最優方案，而是考慮在有限的時間內產生一個切實可行的有效疏散計劃。我們通?；诰馐枭r間、容量飽和疏散這兩個原則來設計多源疏散的算法，側重于啟發式算法的研究。

4 主要研究目標

目前的多源疏散問題研究中沒有考慮到各個源點與事故發生點之間距離，無法體現各個源點受災嚴重程度，而在實際中各個源點與事故發生點距離不同必然要求有不一樣的疏散優先級別，目標1：建立體現優先順序和相互關系的多源疏散網絡模型，使其符合實際背景。

目前多源疏散問題研究中所考慮的目標一般是單一評價指標，需要進一步對大規模的人員疏散進行整體優化，考慮疏散時間、疏散距離、到達安全地點的人數、疏散風險、網絡可靠性等多個優化子目標。目標2：結合模糊數學、多目標規劃等方法來確定完整的疏散方案。

由于疏散過程實時信息的缺乏，使得這些疏散方案只適用于疏散開始前的策略制定，而難以應對疏散過程中的突發狀況。進一步考慮集成仿真模型和優化模型的綜合型疏散規劃，既為疏散前期策略的制定提供理論基礎，又能應對疏散過程中的突發狀況。目標3：疫情背景下，借助于計算機技術建立應急輔助決策系統。