任 剛 朱 形 華璟怡 曹 奇

（1.東南大學(xué)江蘇省城市智能交通重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 南京 211189；2.東南大學(xué)現(xiàn)代城市交通技術(shù)江蘇高校協(xié)同創(chuàng)新中心 南京 211189；3.東南大學(xué)交通學(xué)院 南京 211189；4.公安部交通管理科學(xué)研究所 江蘇 無錫 214151）

0 引 言

近些年，我國自然災(zāi)害、事故災(zāi)難、公共衛(wèi)生事件，以及社會(huì)安全事件等各類突發(fā)公共事件頻繁發(fā)生，如2003 年非典疫情、2006 年“桑美”超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、2008年南方雨雪冰凍災(zāi)害和四川大地震，2020年初大規(guī)模爆發(fā)的新冠肺炎疫情更是給我國的應(yīng)急管理體系帶來嚴(yán)峻考驗(yàn)。各類突發(fā)公共事件都造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年我國因自然災(zāi)害造成全國1.3 億人·次受災(zāi)，528.6 萬人·次緊急轉(zhuǎn)移安置，直接經(jīng)濟(jì)損失3 270.9 億元[1]。這主要是由事件本身產(chǎn)生的危害性造成的，但也有一部分傷亡和損失是由于事件的預(yù)警機(jī)制滯后、避難所選擇不當(dāng)、交通疏散策略及疏散路徑的選擇不合理等因素造成的。

國外災(zāi)害條件下的應(yīng)急疏散基本以私人小汽車為主導(dǎo)交通方式完成，但這種方式存在無法統(tǒng)一調(diào)度、易致交通擁堵、停車場(chǎng)容量不足、沿線加油站燃油需求激增等難以克服的弊端。與之相比，采用公共交通進(jìn)行人群疏散，能夠有效緩解路網(wǎng)通行能力不足及運(yùn)力、燃油缺乏等問題。以公共交通為主要運(yùn)輸方式的應(yīng)急疏散對(duì)于我國而言尤為重要。①我國面臨提前到來的老齡化社會(huì)，2019 年60 周歲及以上人口、65 周歲及以上人口占總?cè)丝诘谋戎胤謩e為18.1%，12.6%，老年人、殘疾人、無車者等高度依賴公共交通工具的低行動(dòng)力人群比例較高；②我國人均機(jī)動(dòng)車保有量和道路密度均低于發(fā)達(dá)國家，一旦發(fā)生自然災(zāi)害、事故災(zāi)難等突發(fā)事件，將面臨很大的疏散壓力，只有利用公共汽車和軌道交通等大容量交通工具進(jìn)行人群疏散，才能有效緩解路網(wǎng)疏解能力不足的問題；③隨著綜合國力加強(qiáng)，我國各地紛紛舉辦各類大型賽事和活動(dòng)，針對(duì)此類具有人群高密度時(shí)空聚集性的大型活動(dòng)，更需要制定公共交通導(dǎo)向的交通組織方案和應(yīng)急疏散預(yù)案。

從國際上的研究工作來看，在2005 年“卡特里娜”颶風(fēng)襲擊造成美國新奧爾良大量低行動(dòng)力人員傷亡之后，世界各國開始重視對(duì)公共交通和私人小汽車相結(jié)合的多模式應(yīng)急疏散的研究和規(guī)劃，包括多模式疏散基礎(chǔ)性問題、公交疏散集結(jié)點(diǎn)選址、公交疏散路徑規(guī)劃、多模式疏散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等方向[2-4]。Xie 和Turnquist[5]研究了私人車輛與應(yīng)急車輛共存條件下的交通分配與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題，專為應(yīng)急車輛保留部分車道供其順暢運(yùn)行，在剔除這些車道后的疏散網(wǎng)絡(luò)中建立了個(gè)體交通疏散的雙層規(guī)劃模型。Abdelgawad 等[6]構(gòu)建了面向個(gè)體交通與公共交通綜合最優(yōu)的多目標(biāo)優(yōu)化模型。Wang 等[7]在多模式疏散中考慮了疏散方式間的優(yōu)先權(quán)問題和可逆車道設(shè)置問題，建立了雙目標(biāo)優(yōu)化模型。Hess 等[8]系統(tǒng)回顧了與多模式疏散問題相關(guān)的政府報(bào)告與研究論文后，歸納總結(jié)了多模式疏散規(guī)劃與實(shí)踐過程中的有效響應(yīng)機(jī)制與具體組織措施，重點(diǎn)討論了通過大容量公交車輛疏散低行動(dòng)力人群的關(guān)鍵性障礙。2008 年美國交通研究委員會(huì)(TRB)[9]系統(tǒng)闡述了公共交通在應(yīng)急管理的預(yù)防、準(zhǔn)備、響應(yīng)、恢復(fù)等各個(gè)階段具有的功能和實(shí)施要點(diǎn)，認(rèn)為在應(yīng)急準(zhǔn)備階段公共交通系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)作為疏散規(guī)劃中的重要參與方制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。此外，2015 年TRB 專門設(shè)立了交通系統(tǒng)韌性研究分支，聚焦于交通設(shè)施保護(hù)、應(yīng)急疏散等研究主題。

總體而言，目前國際上多模式應(yīng)急疏散處于從基礎(chǔ)調(diào)查研究向定量分析研究的轉(zhuǎn)變過程中。已有研究多以犧牲公共交通疏散效率來優(yōu)化個(gè)體交通疏散效率，交通組織策略缺乏對(duì)公共交通的支持[10]，或是僅研究公交疏散路徑規(guī)劃問題，未考慮個(gè)體交通疏散流的影響[11]，且研究仍停留在理論層面，缺乏規(guī)劃實(shí)踐。因此，基于我國國情，提出了公共交通導(dǎo)向的多模式疏散規(guī)劃理論框架，在疏散需求預(yù)測(cè)、疏散小區(qū)劃分、公交集結(jié)點(diǎn)選址、疏散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，探討適用于我國實(shí)際情況的應(yīng)急交通組織策略。

1 多模式疏散規(guī)劃框架與流程

1.1 規(guī)劃框架

突發(fā)事件發(fā)生后，在應(yīng)急響應(yīng)階段，公共交通系統(tǒng)既要實(shí)現(xiàn)對(duì)低行動(dòng)力人群的疏散，也要將應(yīng)急管理人員與裝備帶入危險(xiǎn)區(qū)域；在應(yīng)急恢復(fù)階段，公共交通系統(tǒng)需要將疏散者帶回原區(qū)域并恢復(fù)自身常規(guī)運(yùn)行[9]。

針對(duì)公共交通的功能，多模式疏散規(guī)劃兼顧低行動(dòng)力人群和其他人群不同的疏散需求特征，對(duì)公共交通和個(gè)體交通相結(jié)合的多種疏散方式進(jìn)行綜合分析與優(yōu)化。參照常態(tài)下交通規(guī)劃理論，面向非常態(tài)應(yīng)急疏散情景，筆者提出公共交通導(dǎo)向的多模式疏散規(guī)劃理論框架、流程和關(guān)鍵方法，以疏散交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化為核心內(nèi)容，以公共交通的疏散效率為首要優(yōu)化目標(biāo)，并在不降低首要目標(biāo)的前提下統(tǒng)籌開展公共交通和個(gè)體交通疏散路徑規(guī)劃。該理論框架見圖1。

圖1 公共交通導(dǎo)向的多模式疏散規(guī)劃框架Fig.1 Planning framework of transit-oriented multimodal evacuation

在掌握疏散基礎(chǔ)信息的情況下，按照如下步驟完成疏散規(guī)劃方案：①進(jìn)行疏散需求預(yù)測(cè)，合理預(yù)測(cè)應(yīng)急疏散的交通需求是制定切實(shí)可行的應(yīng)急疏散策略的基礎(chǔ)；②劃分疏散小區(qū)，構(gòu)造分層式的集約化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，便于后續(xù)疊加應(yīng)急交通組織措施；③開展公交疏散集結(jié)點(diǎn)選址，用以支持公交運(yùn)力調(diào)配和疏散信息發(fā)布；④整合公共交通和個(gè)體交通進(jìn)行疏散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，形成多模式疏散規(guī)劃方案。

在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，基于我國低行動(dòng)力人群占比較大、機(jī)動(dòng)車保有量和城市道路網(wǎng)密度較低的實(shí)際情況，進(jìn)行更具針對(duì)性的疏散需求建模預(yù)測(cè)。同時(shí)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和路段進(jìn)行聚集，抽象、表達(dá)、還原大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行疏散網(wǎng)絡(luò)分層集約化構(gòu)造，在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖席B加經(jīng)系統(tǒng)優(yōu)化的應(yīng)急交通組織策略，為制定實(shí)施多模式疏散規(guī)劃提供理論支撐。

1.2 規(guī)劃流程

1.2.1 疏散需求預(yù)測(cè)

應(yīng)急疏散中的個(gè)體交通需求呈現(xiàn)短時(shí)爆發(fā)式生成的特性。美國工程師協(xié)會(huì)在對(duì)大量颶風(fēng)疏散進(jìn)行觀測(cè)后，得到了疏散需求反應(yīng)曲線[12]，見圖2。圖2中，疏散時(shí)刻0表示政府發(fā)布疏散指令的時(shí)刻，有大約10%的疏散者會(huì)在疏散指令發(fā)布前自行疏散，而剩下的90%疏散者會(huì)根據(jù)颶風(fēng)的嚴(yán)重程度，在指令發(fā)布后的數(shù)小時(shí)內(nèi)進(jìn)行疏散。在最嚴(yán)重情況下，這90%的疏散者將在6 h內(nèi)加載至疏散網(wǎng)絡(luò)中（快速疏散）；甚至在非緊急疏散情況下，總疏散者的80%也會(huì)在10 h內(nèi)離開疏散源點(diǎn)（低速疏散）。

圖2 3類疏散需求反應(yīng)曲線Fig.2 Three types of evacuation demand response curve

在對(duì)應(yīng)急疏散背景下的交通需求進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，可借鑒城市交通規(guī)劃通常采用的“四階段”預(yù)測(cè)方法，并結(jié)合突發(fā)事件性質(zhì)和應(yīng)急疏散需求特性加以改進(jìn)。應(yīng)急疏散情況下，各類交通組織措施強(qiáng)制執(zhí)行，人員和車輛疏散常常被要求按照指揮部統(tǒng)一指揮，運(yùn)用一定的交通方式，按照一定的疏散路徑，到達(dá)指定疏散點(diǎn)。此時(shí)，交通組織和交通管理對(duì)需求的影響貫穿于交通生成、分布、方式劃分和分配整個(gè)過程。

1.2.2 網(wǎng)絡(luò)分層和疏散小區(qū)劃分

應(yīng)急疏散需求在空間上具有大范圍分布的特點(diǎn)。在劃分疏散小區(qū)前，首先將城市道路根據(jù)疏散規(guī)劃建模需要?jiǎng)澐譃楦陕泛椭?大類。疏散過程中，干路起機(jī)動(dòng)性作用，即滿足疏散者快速、安全到達(dá)疏散終點(diǎn)的需求；而支路起可達(dá)性作用，以滿足疏散者自由接入干路的需求。認(rèn)為大規(guī)模應(yīng)急疏散背景下的疏散實(shí)際遵循2階段的疏散過程。第一階段發(fā)生在支路網(wǎng)內(nèi)，由起始位置（例如，住宅、辦公場(chǎng)所等）到達(dá)干路接入點(diǎn)；第二階段則發(fā)生在干路網(wǎng)內(nèi)，由干路接入點(diǎn)到達(dá)疏散終點(diǎn)。

根據(jù)這一過程，可以將實(shí)際疏散網(wǎng)絡(luò)劃分為1個(gè)大型干路網(wǎng)和一系列由數(shù)條干路包圍而成的小型封閉支路網(wǎng)。2類網(wǎng)絡(luò)在疏散過程中發(fā)揮不同功能，也具有不同的構(gòu)造特點(diǎn)。干路網(wǎng)規(guī)模較大，且應(yīng)用大量臨時(shí)性交通組織策略，宜采用主干網(wǎng)絡(luò)提取法盡可能保留實(shí)際道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。支路網(wǎng)內(nèi)道路密度較高且等級(jí)較低，宜采用道路網(wǎng)絡(luò)抽象法盡可能保留實(shí)際道路網(wǎng)絡(luò)通行能力。分層集約化疏散網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造過程見圖3，由干路包圍而成的方形區(qū)域即為疏散小區(qū)。

1.2.3 公交集結(jié)點(diǎn)選址

圖3 分層式網(wǎng)絡(luò)集約化過程示意圖Fig.3 Schematic diagram of hierarchical network intensive process

公交疏散集結(jié)點(diǎn)選址是多模式疏散規(guī)劃的重要內(nèi)容，因?yàn)樗枪贿\(yùn)力調(diào)配、疏散信息發(fā)布、臨時(shí)線路設(shè)置等環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。目前，公交疏散集結(jié)點(diǎn)選址的普遍做法是在各個(gè)疏散小區(qū)內(nèi)選擇一定數(shù)目的集結(jié)點(diǎn)備選點(diǎn)，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法從中選擇最優(yōu)的集結(jié)點(diǎn)布局[13]，而建模方法來源于常態(tài)下的選址問題，主要為P-中值模型（或其修正模型）和考慮構(gòu)建成本的最小費(fèi)用模型2類。

不同研究中，優(yōu)化目標(biāo)和影響因素有所不同，通常采用需求點(diǎn)到達(dá)集結(jié)點(diǎn)的總距離與需求量的乘積最小、集結(jié)點(diǎn)運(yùn)營總成本最低、能夠得到服務(wù)的需求量最大等作為優(yōu)化目標(biāo)，采用集結(jié)點(diǎn)容量約束、集結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)約束等作為限制條件。筆者建議以疏散總距離為首要目標(biāo)，同時(shí)考慮疏散者穿越干路次數(shù)和疏散集結(jié)點(diǎn)數(shù)量最小為次要目標(biāo)，滿足容量限制和最長步行距離等約束條件，建立基于多目標(biāo)決策的公交疏散集結(jié)點(diǎn)選址模型。

1.2.4 多模式疏散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)問題研究如何在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中增加新的路段、改善已有路段的通行能力或者優(yōu)化交通組織措施使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)某種系統(tǒng)性能最優(yōu)。多模式疏散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的核心是對(duì)個(gè)體交通工具和公共交通工具這2種疏散方式在路權(quán)分配上的博弈關(guān)系進(jìn)行定量分析與優(yōu)化，并用合理的疏散交通組織策略加以保障[14]。也就是要同時(shí)處理好疏散過程中公共交通與個(gè)體交通、路徑規(guī)劃與交通組織2組關(guān)系。

在常規(guī)疏散過程中，不同疏散方式在道路上共享路權(quán)、混合行駛，且個(gè)體交通工具在所有疏散車輛中具有壓倒性比重。因此個(gè)體交通路徑選擇會(huì)對(duì)公共交通路徑選擇帶來很大影響，而公共交通路徑選擇對(duì)個(gè)體交通路徑選擇帶來的影響可忽略不計(jì)。因此，需要通過應(yīng)急交通組織策略給予公共交通獨(dú)立路權(quán)，將其從混合交通流中分離出來，才能實(shí)現(xiàn)公共交通導(dǎo)向的多模式疏散規(guī)劃方法的實(shí)際應(yīng)用。

應(yīng)急疏散路徑規(guī)劃是合理利用有限路網(wǎng)通行能力以最大化疏散效率的典型手段，也是實(shí)施臨時(shí)性交通組織策略的前提與基礎(chǔ)。而應(yīng)急疏散中的交通組織與管控措施則是為提高疏散效率對(duì)疏散網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化的干預(yù)措施。交通組織措施的實(shí)施通常會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對(duì)疏散交通流的增益效果。

綜上，公交導(dǎo)向多模式疏散網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)是在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖席B加經(jīng)系統(tǒng)優(yōu)化的交通組織措施，實(shí)現(xiàn)多模式疏散網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲貥?gòu)，見圖4。

圖4 公交導(dǎo)向多模式疏散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)示意圖Fig.4 Design diagram of transit-oriented multimodal evacuation network

2 應(yīng)急疏散交通組織策略

從點(diǎn)、線、面各層次，提出公交專用可逆車道、交叉口公交導(dǎo)向渠化、公交分步疏散等公共交通導(dǎo)向的應(yīng)急疏散交通組織策略，作為多模式疏散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵支撐方法。根據(jù)不同疏散要求，說明了交通組織策略的組合設(shè)置方法，以及如何充分利用現(xiàn)有的交通設(shè)施和場(chǎng)所。

2.1 節(jié)點(diǎn)層面的交通組織策略

為減少交叉口處的車輛延誤、同時(shí)保證公共交通的疏散效率，以常規(guī)的沖突消除策略為基礎(chǔ)，采用交叉口公交導(dǎo)向渠化設(shè)計(jì)策略，即在交叉口影響范圍內(nèi)，以公共交通疏散路徑的路權(quán)保護(hù)為目標(biāo)，在交叉口渠化設(shè)計(jì)中通過物理隔離的方式，實(shí)現(xiàn)公共交通疏散路徑與常規(guī)疏散路徑間的分離。該策略通過進(jìn)口道的渠化設(shè)置消除沖突，將交叉口處公共交通疏散路徑上的間斷流條件轉(zhuǎn)化為連續(xù)流條件，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)層面公共交通疏散的獨(dú)立路權(quán)保障。

根據(jù)公交車輛使用的車道，交叉口渠化分為有/無公交專用車道2 類。在有公交專用車道時(shí)，通常公交專用車道上的飽和度較小，可通過交叉口渠化設(shè)置將多股公交駛?cè)胲嚵鲄R入1 條駛出車道中，從而提高公交專用車道的使用效率。在無公交專用車道時(shí)，公共交通在路段上無獨(dú)立路權(quán)，混合交通流導(dǎo)致公共交通疏散路徑上的車道飽和度通常很大，設(shè)置重點(diǎn)在于限制不同公交行駛路徑的合流點(diǎn)數(shù)量，以避免由于匯流引起駛出車道處的過飽和疏散交通流。

圖5為交叉口公交導(dǎo)向渠化設(shè)置示例，圖5（a）～（c）針對(duì)無公交專用車道情形，圖5（d）～（f）針對(duì)有公交專用車道情形。

圖5 公交導(dǎo)向交叉口渠化設(shè)置示例Fig.5 Examples of intersection topological structure under transit oriented channelization

2.2 路段層面的交通組織策略

在應(yīng)急疏散過程中，通常會(huì)出現(xiàn)撤離疏散區(qū)域方向車道發(fā)生擁堵、進(jìn)入疏散區(qū)域方向車道交通量很小的現(xiàn)象。為緩解這一現(xiàn)象，通常采用可逆車道設(shè)置的臨時(shí)性交通組織方式，將對(duì)向車道全部或者部分逆向行駛來提高本方向的通行能力。常規(guī)的可逆車道設(shè)置策略存在一定的不足，最明顯的是所有車道的交通流均為混合交通流，車輛性能的不同導(dǎo)致行駛車速降低、安全隱患增大，同時(shí)混合交通流的形式不利于公交車輛的往返運(yùn)行，削弱了低行動(dòng)力人群的疏散效率。

為消除以上不足，可采用公交專用可逆車道形式，其設(shè)置方法見圖6（b），通過將部分可逆車道轉(zhuǎn)化為臨時(shí)公交專用車道，實(shí)現(xiàn)了給予公共交通獨(dú)立路權(quán)，從而提高低行動(dòng)力人群的疏散效率。與圖6（a）的常規(guī)可逆車道設(shè)置相比，公交專用可逆車道設(shè)置方法分離了公共交通與個(gè)體交通，將原本運(yùn)行在可逆車道與駛?cè)胲嚨郎系幕旌辖煌鬓D(zhuǎn)化為公共交通流，將駛出車道上的混合交通流轉(zhuǎn)化為個(gè)體交通流。

圖6 公交專用可逆車道設(shè)置方法Fig.6 The setting method of bus only reversible Lane

2.3 路網(wǎng)層面的交通組織策略

常態(tài)環(huán)境下，城市公共交通系統(tǒng)根據(jù)服務(wù)對(duì)象及實(shí)際功能可以劃分為對(duì)外公共交通子系統(tǒng)和對(duì)內(nèi)公共交通子系統(tǒng)2個(gè)部分。對(duì)外公共交通子系統(tǒng)服務(wù)于城市間的客運(yùn)需求，對(duì)內(nèi)公共交通子系統(tǒng)服務(wù)于城市內(nèi)部的客運(yùn)需求，2個(gè)子系統(tǒng)間的銜接通過公共交通樞紐實(shí)現(xiàn)。

災(zāi)害事件發(fā)生時(shí)，整個(gè)城市甚至多個(gè)城市中的居民均需進(jìn)行疏散。在此情況下，疏散終點(diǎn)通常設(shè)置在臨近城市內(nèi)，極大增加了公共交通的疏散距離，給公共交通疏散的安全性和效率性帶來負(fù)面影響。為解決這一問題，可采用雙層式公交分步疏散方法。這種疏散方法以常態(tài)環(huán)境下的城市公共交通系統(tǒng)劃分方法為基礎(chǔ)，將低行動(dòng)力人群的疏散過程劃分為內(nèi)部疏散和外部疏散2個(gè)階段，2個(gè)階段的銜接通過布設(shè)在城市內(nèi)的公交疏散樞紐實(shí)現(xiàn)。見圖7。

圖7 雙層式公交分步疏散示意圖Fig.7 Schematic diagram of step-by-step bus evacuation

內(nèi)部疏散（第一階段）中，低行動(dòng)力人群由公交疏散起點(diǎn)疏散至公交疏散樞紐，疏散線路完全包含在城市內(nèi)部的道路網(wǎng)絡(luò)中。外部疏散（第二階段）中，低行動(dòng)力人群由公交疏散樞紐疏散至公交疏散終點(diǎn)（避難所等），公交車輛在城市間道路網(wǎng)絡(luò)中的行駛時(shí)間在此階段占很大比例。同時(shí)，低行動(dòng)力人群將在公交疏散樞紐處完成由內(nèi)部疏散公交至外部疏散公交的換乘過程。

2.4 交通組織策略的組合設(shè)置與選擇

各類公交導(dǎo)向交通組織策略可根據(jù)疏散供需特點(diǎn)進(jìn)行組合與選擇，在保證多模式疏散效率的前提下，盡可能簡(jiǎn)化疏散準(zhǔn)備、節(jié)約疏散成本[15]。

在發(fā)生臺(tái)風(fēng)、地震等自然災(zāi)害時(shí)，整個(gè)城市甚至多個(gè)城市的居民需要進(jìn)行疏散，此時(shí)疏散需求較大，交通組織目標(biāo)是在短時(shí)間內(nèi)將人群撤離突發(fā)事件區(qū)域，其中包含很大部分比例的低行動(dòng)力人群。在此情境下，采用公交導(dǎo)向的交通組織組合策略有利于提高疏散效率。以公交分步疏散為基礎(chǔ)，在交叉口利用臨時(shí)渠化設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向控制消除沖突點(diǎn)，在路段根據(jù)疏散方向設(shè)置可逆車道。城市的地下空間、體育場(chǎng)館、學(xué)校教室等公共建筑均可用作應(yīng)急避難場(chǎng)所，城市原有客運(yùn)換乘樞紐可用作公交疏散樞紐。

在舉辦大型活動(dòng)時(shí)，交通組織的目標(biāo)是在保證活動(dòng)正常進(jìn)行的同時(shí)，盡可能減少活動(dòng)對(duì)城市周邊道路以及市民日常出行的影響。①倡導(dǎo)市民和活動(dòng)參與者優(yōu)先考慮大容量的公共交通方式出行；②采用需求控制和供給控制結(jié)合的方式，將疏散需求合理分布在不同時(shí)間窗內(nèi)，同時(shí)利用可逆車道、交叉口渠化設(shè)計(jì)和信號(hào)控制對(duì)周邊交通進(jìn)行管控。為減少對(duì)市民出行的影響，采用可變信息板進(jìn)行交通誘導(dǎo)。

各種策略的組合設(shè)置能進(jìn)一步加強(qiáng)公共交通疏散的路權(quán)獨(dú)立性，但也將很大程度地改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得留給個(gè)體交通疏散網(wǎng)絡(luò)的可優(yōu)化資源大為減少。因此，組合設(shè)置的效果與公共交通疏散需求量呈正相關(guān)，而與個(gè)體交通疏散需求量呈負(fù)相關(guān)。

與公交導(dǎo)向交通組織策略適用性直接相關(guān)的疏散參數(shù)包括可用公交數(shù)量、公交疏散需求、疏散網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。可用公交數(shù)量決定了公交循環(huán)次數(shù)，公交疏散需求決定了公交疏散比例，疏散網(wǎng)絡(luò)規(guī)模決定了公交循環(huán)時(shí)間，這3 個(gè)參數(shù)均會(huì)對(duì)公共交通路權(quán)獨(dú)立程度產(chǎn)生影響。

3 應(yīng)急疏散網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

建立公交導(dǎo)向組織下的公共交通疏散網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型、基于過飽和控制的個(gè)體交通疏散網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)公共交通獨(dú)立路權(quán)保護(hù)和疏散網(wǎng)絡(luò)拓?fù)? 次重構(gòu)，作為多模式疏散網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵支撐方法。

3.1 公共交通疏散網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

考慮到公交駕駛?cè)藛T服從統(tǒng)一指揮調(diào)度的決策特性，可從疏散管理者角度出發(fā)，建立面向系統(tǒng)最優(yōu)的單層多目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)，描述公交導(dǎo)向交通組織策略與約束條件間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，構(gòu)建公共交通疏散網(wǎng)絡(luò)中路徑規(guī)劃與交通組織的集成優(yōu)化模型[16]。

模型目標(biāo)為最小化所有公交車輛的總行駛距離，并加以相應(yīng)的流量保護(hù)約束、流量非負(fù)約束、交通組織約束。交通組織策略約束方面，可逆車道約束包含路段方向約束和路段連通性約束；交叉口渠化約束包含交叉沖突點(diǎn)消除和合流沖突點(diǎn)數(shù)控制，以及交叉口內(nèi)部的連通性約束；公交分步疏散約束包含疏散樞紐容量約束、路段連通性約束、網(wǎng)絡(luò)疏散樞紐總量約束。針對(duì)離散型的問題結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)基于遺傳算法的近似最優(yōu)算法進(jìn)行求解。

該模型通過多模式疏散網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牡谝淮沃貥?gòu)，優(yōu)化公交疏散線路、運(yùn)力分配和交通組織措施，提高低行動(dòng)力人群疏散效率。

3.2 基于過飽和控制的個(gè)體交通疏散網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

在完成公共交通疏散網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后，針對(duì)個(gè)體交通疏散需求過飽和特性帶來的時(shí)間維度上需求加載誤差，提出疏散網(wǎng)絡(luò)的過飽和控制思路。構(gòu)建個(gè)體交通疏散網(wǎng)絡(luò)中路徑選擇與交通組織集成優(yōu)化模型，上層以網(wǎng)絡(luò)過飽和度最小為優(yōu)化目標(biāo)，以個(gè)體交通組織措施為決策變量，下層為受公交導(dǎo)向交通組織影響的個(gè)體交通疏散路徑選擇模型。根據(jù)所建模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開發(fā)基于拉格朗日松弛法與禁忌搜索算法的模型求解算法[17]。

該模型通過多模式疏散網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牡? 次重構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)公交/私車路權(quán)的優(yōu)化配置，完成疏散需求的一次性虛擬加載。

4 應(yīng)用案例

國際體育賽事等大型活動(dòng)的舉辦給城市正常交通帶來了巨大壓力，此外在大型活動(dòng)期間一旦發(fā)生火災(zāi)、恐怖襲擊、觀眾騷亂及交通事故等突發(fā)事件，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)危及活動(dòng)參與者的生命安全。因此，科學(xué)地制訂交通組織措施和應(yīng)急疏散預(yù)案成為應(yīng)對(duì)大型活動(dòng)交通問題的關(guān)鍵。借南京2014 年8 月16 日—28 日舉辦第二屆夏季青年奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)（以下簡(jiǎn)稱青奧會(huì)）之機(jī)，筆者所在的東南大學(xué)交通學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)參與了其中的交通保障研究工作，對(duì)論文成果進(jìn)行了部分應(yīng)用[18]。

根據(jù)公共交通導(dǎo)向的多模式疏散規(guī)劃流程，在青奧會(huì)賽事疏散需求預(yù)測(cè)、疏散小區(qū)和影響范圍劃分、公交疏散集結(jié)點(diǎn)選址、多模式疏散網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)等各項(xiàng)研究內(nèi)容基礎(chǔ)上，制訂了分類分區(qū)的交通組織方案和應(yīng)急疏散預(yù)案。對(duì)于賽事規(guī)模較小、周邊交通狀況良好的場(chǎng)館，通過設(shè)置青奧會(huì)專用道，保障青奧會(huì)相關(guān)車輛的順暢通行；對(duì)于舉辦開/閉幕式和大規(guī)模賽事、周邊交通狀況擁擠的場(chǎng)館，鼓勵(lì)市民和觀眾自愿停駛機(jī)動(dòng)車輛，采用由合乘車、青奧會(huì)班車、青奧會(huì)專線和城市公交組成的公共交通系統(tǒng)出行，緩解賽事期間的交通和安全壓力。

若不采取相應(yīng)的疏散措施，極有可能造成道路擁堵、引發(fā)交通事故，需采取強(qiáng)制行政措施。如北京在舉辦諸如APEC會(huì)議、閱兵儀式等大型活動(dòng)期間，不僅采取了部分區(qū)域禁行、單雙號(hào)限行的硬性措施，還制定了調(diào)休放假方案，配合交通限行政策。

調(diào)查表明，青奧會(huì)期間共有62.6%的觀眾選擇地面公交、地鐵和青奧班線3 類免費(fèi)公共交通方式出行，而平常非賽會(huì)期間市民公交出行分擔(dān)率低于28.0%。相較于平日，觀眾出行更多地選擇各類公共交通方式，選擇個(gè)體機(jī)動(dòng)車出行的觀眾比例下降明顯。整體而言，賽事交通管制對(duì)市民日常出行的影響并不大，75.4%的市民認(rèn)為基本沒有受到影響。合理有效的交通組織和疏散規(guī)劃工作保障了青奧會(huì)順利進(jìn)行，并最大程度地減少了對(duì)居民日常生活的影響，因此獲得了社會(huì)各界的廣泛贊譽(yù)，也體現(xiàn)了論文所提理論方法在國內(nèi)大型活動(dòng)組織中的適用性。

5 結(jié)束語

針對(duì)“時(shí)間上爆發(fā)式生成、空間上大范圍分布、構(gòu)成上低行動(dòng)力人群占高比重”的應(yīng)急疏散需求，筆者在前期研究的基礎(chǔ)上，以疏散網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化為核心內(nèi)容，提出構(gòu)建適合我國國情的公共交通導(dǎo)向多模式疏散規(guī)劃理論框架、流程和關(guān)鍵方法，為實(shí)施多模式疏散規(guī)劃、提高應(yīng)急疏散效率提供理論支持，這對(duì)關(guān)懷低行動(dòng)力人群、保障交通的社會(huì)公平性也具有現(xiàn)實(shí)意義。

本文研究得出的結(jié)論仍為初步結(jié)果，有待理論和實(shí)踐2 個(gè)方面的不斷完善，尤其針對(duì)各類突發(fā)事件的性質(zhì)和特點(diǎn)，提供更加細(xì)分更具針對(duì)性的技術(shù)方案。比如，諸如新冠肺炎疫情等重大傳染病防控期間，公共交通既有承擔(dān)人員快速疏散的功能，也有加劇疫情的傳播擴(kuò)散的可能性，對(duì)這種條件下如何揚(yáng)長避短安全地發(fā)揮公共交通大容量疏散作用值得探討；城市軌道交通自身應(yīng)急出行服務(wù)保障以及與地面常規(guī)公交的銜接機(jī)制需要進(jìn)一步研究。