亓文輝，祁明亮

(1.中國(guó)科學(xué)院 科技戰(zhàn)略咨詢研究院,北京 100190; 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 公共政策與管理學(xué)院,北京 100049)

0 引言

截至2018年3月，中國(guó)大陸已建有17座核電站，38臺(tái)在運(yùn)核電機(jī)組[1]。我國(guó)以核反應(yīng)堆(也稱(chēng)核島)為中心，10公里為半徑劃定煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)，其中5公里范圍為內(nèi)區(qū)，5至10公里范圍為外區(qū)[2]。一旦發(fā)生對(duì)應(yīng)等級(jí)的核電站應(yīng)急事故，煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)的居民將按照一定的撤離程序，迅速撤離至指定安置點(diǎn)[3]。學(xué)界對(duì)于公眾撤離采取何種方式，一直存在爭(zhēng)議。在“政府組織撤離”模式中，政府組織大巴車(chē)，按照指定撤離路線，將公眾運(yùn)送到政府指定的臨時(shí)安置點(diǎn)。當(dāng)大巴車(chē)數(shù)量有限時(shí)，該撤離模式可能導(dǎo)致撤離群眾長(zhǎng)時(shí)間等待。隨著機(jī)動(dòng)車(chē)進(jìn)入家庭，公眾更傾向于選擇私人交通工具自行撤離[4]；然而，自行撤離的無(wú)序性會(huì)導(dǎo)致道路擁堵，影響大巴車(chē)的救援時(shí)間。從我國(guó)居民擁有交通工具的實(shí)際情況來(lái)看，“政府組織撤離”與“自行撤離”會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在未來(lái)可能的公眾疏散中。那么，在現(xiàn)有交通路網(wǎng)條件下，政府組織撤離和自行撤離的比例結(jié)構(gòu)如何影響撤離時(shí)間，是否存在一個(gè)比例結(jié)構(gòu)，使得撤離時(shí)間最短？

煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)公眾撤離屬于區(qū)域撤離問(wèn)題。區(qū)域撤離的模式選擇取決于災(zāi)害類(lèi)型、可用交通工具種類(lèi)、距離安全地點(diǎn)的路程等因素[5]。災(zāi)害發(fā)生時(shí)，超過(guò)80%的居民會(huì)利用私人交通工具自行撤離[4]。Benjaafa[6]與Chiu[7]分別從微觀和宏觀角度對(duì)自行撤離進(jìn)行了研究。但是仍有部分居民需要依靠公共交通工具進(jìn)行撤離[8]，直到Katrina颶風(fēng)之后，學(xué)者們才意識(shí)到公共交通撤離預(yù)案的重要性。在颶風(fēng)期間，由于私人交通工具涌入道路，造成交通堵塞，導(dǎo)致撤離過(guò)程出現(xiàn)了不必要的延誤[9]。之后，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始致力于公共交通撤離模式的研究。Sayyady和Eksioglu[10]對(duì)洪水發(fā)生時(shí)的人員撤離進(jìn)行研究，提出一種使用公共汽車(chē)進(jìn)行居民撤離的模型，其目標(biāo)為總撤離時(shí)間最短。但是該模型把初始行程分配作為輸入，這種處理值得商榷。Dhingra和Roy[11]基于確定的公交車(chē)撤離路線建立了核電站場(chǎng)外疏散模型，該模型可用于確定車(chē)輛規(guī)模、志愿者和醫(yī)務(wù)人員數(shù)量、資源分配方案，但未考慮不同路線對(duì)撤離時(shí)間的影響。此外，Goerigk等人利用分支定界算法[12]、兩階段魯棒性方法[13]、具有信息延遲的魯棒模型[14]對(duì)公共交通撤離模式下的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究。之后，Goerigk[15]等人又提出了公共汽車(chē)與私人交通工具混合的撤離模式，最大程度地減少撤離時(shí)間、撤離人員的暴露風(fēng)險(xiǎn)以及避難場(chǎng)所數(shù)量。Yang[16]等人考慮公共汽車(chē)、私人交通工具、地鐵三種交通工具及其相互作用，撤離人員的合作行為和避難所的容納能力，以最小化撤離時(shí)間為目標(biāo)，建立了宏觀多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急撤離模型。但目前尚未檢索到對(duì)公共與私人交通工具混合模式下煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)公眾撤離問(wèn)題進(jìn)行研究的文獻(xiàn)。

元胞傳輸模型是研究公眾應(yīng)急撤離的常用方法[17]。Chiu[7]等人基于元胞傳輸理論建立了無(wú)通知情況下大規(guī)模撤離的線性規(guī)劃模型。Qi[18]考慮車(chē)輛往返運(yùn)輸?shù)那闆r，以總撤離時(shí)間最短為目標(biāo)建立了元胞傳輸模型。崔建勛[19]等人同樣以系統(tǒng)疏散時(shí)間最短為目標(biāo)，以元胞流量守恒和元胞容量限制等為約束條件，采用元胞傳輸理論建立了元胞-連接橋疏散路網(wǎng)模型。

總之，元胞傳輸模型可以捕捉到網(wǎng)絡(luò)交通流中的不連續(xù)變化現(xiàn)象，清晰地描述系統(tǒng)中的排隊(duì)現(xiàn)象，可以較好地模擬排隊(duì)形成、排隊(duì)消散以及路段間的相互影響等交通動(dòng)力學(xué)特征，更真實(shí)地反映應(yīng)急撤離的過(guò)程，更精確地計(jì)算應(yīng)急撤離時(shí)間。為求解“政府組織撤離+政府指導(dǎo)下的自行撤離”模式下居民的最短撤離時(shí)間，本文考慮撤離路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、村莊位置以及車(chē)輛數(shù)量等限制，以最小化撤離時(shí)間為目標(biāo)，建立基于元胞傳輸理論的公眾撤離模型；通過(guò)調(diào)節(jié)私家車(chē)運(yùn)送居民的比例，求解大巴車(chē)與私家車(chē)不同比例結(jié)構(gòu)下的最短撤離時(shí)間，探索政府組織撤離與居民自行撤離的比例結(jié)構(gòu)對(duì)撤離時(shí)間的影響。

1 問(wèn)題描述

針對(duì)煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)公眾應(yīng)急撤離問(wèn)題，考慮大巴車(chē)與私家車(chē)兩種撤離工具進(jìn)行撤離。“政府組織撤離”中，大巴車(chē)從車(chē)站出發(fā)，前往村莊運(yùn)輸居民，之后駛往大巴車(chē)安置點(diǎn)，到達(dá)大巴車(chē)安置點(diǎn)即為完成撤離；必要時(shí)大巴車(chē)可多次前往村莊運(yùn)輸居民，但每一次運(yùn)輸過(guò)程中，大巴車(chē)只到達(dá)一個(gè)村莊?！罢笇?dǎo)下的自行撤離”模式采用的撤離工具為私家車(chē)，私家車(chē)從村莊出發(fā)，到達(dá)煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)外區(qū)邊界處即可視為完成撤離，并且私家車(chē)只進(jìn)行一次運(yùn)輸。基本假設(shè)如下：

(1)撤離居民能夠遵循撤離通知進(jìn)行撤離；

(2)撤離過(guò)程中無(wú)交通事故發(fā)生；

(3)撤離過(guò)程中涉及的私家車(chē)和大巴車(chē)均參與撤離；

(4)大巴車(chē)收到應(yīng)急通知后立即從車(chē)站出發(fā)；

(5)需要乘坐大巴車(chē)撤離的居民在大巴車(chē)到達(dá)之前已在集結(jié)地點(diǎn)等待。

已知車(chē)站的大巴車(chē)數(shù)量和每個(gè)村莊的私家車(chē)數(shù)量，大巴車(chē)與私家車(chē)的額定載客量，大巴車(chē)安置點(diǎn)的位置、數(shù)量及容量；煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)的村莊位置及數(shù)量、每個(gè)村莊的居民總數(shù)。在撤離過(guò)程中考慮煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、道路長(zhǎng)度、道路的自由流速度、道路的堵塞密度和道路通行能力。在“政府組織撤離+政府指導(dǎo)下的自行撤離”模式下，求解前往不同村莊的大巴車(chē)數(shù)量、大巴車(chē)與私家車(chē)的撤離路線，從而使撤離時(shí)間最短。

為了研究在不同的大巴車(chē)與私家車(chē)比例結(jié)構(gòu)下居民最短撤離時(shí)間的變化，本文使私家車(chē)運(yùn)送居民的比例在0%～100%之間變化，每次變化幅度為10%，且每個(gè)村莊的私家車(chē)均按照相同比例運(yùn)送居民。

2 基于元胞傳輸理論的公眾撤離模型

參數(shù)說(shuō)明：

C:所有元胞集合;

Cs?C：首元胞集合;

Ce?C：尾元胞集合;

Cj?C：集結(jié)地點(diǎn)與大巴車(chē)安置點(diǎn)元胞集合;

Ct?C：交叉路口元胞集合;

Cc?Ct：相互沖突的元胞連接橋所連接的元胞集合;

Γi：i元胞的下游元胞集合;

T：離散時(shí)間集合;

t∈T：離散時(shí)間;

Mi：集結(jié)地點(diǎn)元胞i中需要的大巴車(chē)數(shù)或大巴車(chē)安置點(diǎn)元胞i中需返回村莊的大巴車(chē)數(shù);

ai：i元胞內(nèi)車(chē)輛的自由流速度;

決策變量：

模型建立：

(1)

(15)

3 案例分析

3.1 D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)案例

3.1.1 基本信息

D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)共有6個(gè)行政村，總?cè)藬?shù)為7691人，私家車(chē)保有量為379輛，每輛私家車(chē)限坐5人，具體人口與私家車(chē)分布情況如表1所示；D市汽車(chē)站共有45座大巴車(chē)138輛，根據(jù)現(xiàn)有撤離預(yù)案設(shè)置1個(gè)大巴車(chē)安置點(diǎn)。

表1 D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)人口與私家車(chē)分布表

大巴車(chē)從D市汽車(chē)站出發(fā)，經(jīng)由省路、國(guó)道、縣路、村路到達(dá)相應(yīng)村莊；然后又前往大巴車(chē)安置點(diǎn)，大巴車(chē)行駛路線僅在將要到達(dá)村莊時(shí)有所差異。私家車(chē)撤離時(shí)，只要撤離到煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)外區(qū)邊界處即為完成撤離，因此將D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)范圍內(nèi)主要路網(wǎng)繪制如圖1所示。圖1中兩個(gè)圓形分別表示D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)(5km)和外區(qū)(10km)的邊界，加粗實(shí)線線條表示國(guó)道，點(diǎn)劃線線條表示城市道路，實(shí)線線條表示縣路，虛線線條表示村路。

圖1 D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)主要路網(wǎng)圖

圖2 D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)撤離路網(wǎng)圖

將路線進(jìn)行整理，得到D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民的撤離路網(wǎng)如圖2所示。圖中vi，i=1,2,3,…,24表示路網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，ei,j，i≠j表示節(jié)點(diǎn)vi到節(jié)點(diǎn)vj的路段，六邊形代表大巴車(chē)車(chē)站，三角形代表村莊，圓形代表交叉路口，菱形代表大巴車(chē)安置點(diǎn)。

根據(jù)撤離流程，路網(wǎng)中的e14,7、e10,17、e11,18與e9,16路段沒(méi)有得到利用，這四條路段在圖2中以點(diǎn)劃線進(jìn)行標(biāo)注。本文采取反流策略[21]，改變這四條路段中車(chē)輛的行駛方向，即路段e7,14、e17,10、e18,11與e16,9的車(chē)道數(shù)加倍。

私家車(chē)的出發(fā)時(shí)間服從參數(shù)為20min的泊松分布，需要乘坐大巴車(chē)撤離的居民上車(chē)與下車(chē)時(shí)間均為8min。一般取堵塞密度為133pcu/km，一輛當(dāng)量小轎車(chē)占據(jù)的道路長(zhǎng)度為7.5m，每個(gè)時(shí)間段t的長(zhǎng)度為2min，元胞長(zhǎng)度=該路段自由流速度×?xí)r間段長(zhǎng)度[19]，單路段元胞數(shù)量=路段長(zhǎng)度÷元胞長(zhǎng)度，元胞容量=元胞長(zhǎng)度÷一輛當(dāng)量小轎車(chē)占據(jù)的道路長(zhǎng)度×該路段的車(chē)道數(shù)。反向傳播速度可由式(16)得到。查看《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)[22]可了解到不同速度下的道路通行能力，并根據(jù)道路寬度進(jìn)行調(diào)整[23]，得到單位時(shí)間的允許通過(guò)的最大流量。表2描述了路網(wǎng)的幾何參數(shù)與元胞特性。

(16)

式中，ρjam、qmax、a和w表示堵塞密度、最大交通流量、自由流速度和反向傳播速度。

表2 D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)撤離路網(wǎng)的幾何參數(shù)與元胞特性

根據(jù)表2中路網(wǎng)的幾何參數(shù)及元胞特性，繪制D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民撤離路網(wǎng)的元胞結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。圖中將煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)外區(qū)邊界處的元胞設(shè)置為私家車(chē)撤離的終點(diǎn)，即尾元胞。整個(gè)路網(wǎng)共劃分為127個(gè)元胞，包括7個(gè)首元胞和5個(gè)尾元胞，首元胞和尾元胞的容量均為無(wú)窮大。1～6元胞分別表示村莊v1～v6，7元胞表示大巴車(chē)站，8元胞為大巴車(chē)運(yùn)行的終點(diǎn)，9、10、11與127元胞為私家車(chē)運(yùn)行的終點(diǎn)，13～18元胞為集結(jié)地點(diǎn)元胞。私家車(chē)數(shù)量較少時(shí)，大巴車(chē)需要在125元胞放下所載居民，再次前往村莊。

3.1.2 模型求解與驗(yàn)證

當(dāng)村莊中所有私家車(chē)均用于運(yùn)送居民時(shí)，仍有部分居民需要乘坐大巴車(chē)撤離，利用Lingo軟件求解得到大巴車(chē)與私家車(chē)的撤離路線如表3所示，此時(shí)撤離時(shí)間為114分鐘。

表3 D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)撤離路線表

圖3 D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)撤離路網(wǎng)元胞結(jié)構(gòu)圖

為驗(yàn)證撤離模型的正確性，本文選用Anylogic仿真軟件[24]對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行建模。Anylogic仿真模型的撤離時(shí)間為114分，與本節(jié)中公眾撤離模型的結(jié)果一致，證明了公眾撤離模型具有有效性與可行性。但Anylogic軟件必須輸入給定的撤離方案，方能估計(jì)撤離時(shí)間，不用于撤離路線的優(yōu)化。

3.1.3 計(jì)算結(jié)果

日常情況下，核應(yīng)急撤離所用大巴車(chē)處于正常營(yíng)運(yùn)狀態(tài)；若增加大巴車(chē)數(shù)量，將會(huì)增加政府的營(yíng)運(yùn)成本。而私家車(chē)保有量的增加是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然結(jié)果，因此本文重點(diǎn)研究私家車(chē)數(shù)量變化對(duì)撤離時(shí)間的影響。令私家車(chē)運(yùn)送居民的比例在0%～100%之間變化，每次變化幅度為10%，且每個(gè)村莊的私家車(chē)均按照相同比例運(yùn)送居民，通過(guò)公眾撤離模型求解得到撤離時(shí)間隨私家車(chē)運(yùn)送居民數(shù)變化的折線如圖4所示。

圖4 D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民撤離時(shí)間變化圖

私家車(chē)運(yùn)送居民的比例為0%～90%時(shí)，撤離時(shí)間為最后一輛大巴車(chē)到達(dá)大巴車(chē)安置點(diǎn)的時(shí)間。私家車(chē)運(yùn)送居民的比例為0%、10%時(shí)，分別有35、19輛大巴車(chē)進(jìn)行二次運(yùn)輸，導(dǎo)致撤離時(shí)間較長(zhǎng)。私家車(chē)運(yùn)送居民比例不低于20%時(shí)，大巴車(chē)只需一次運(yùn)輸即可完成所有居民的撤離；受到道路容量與道路交通能力的限制，在駛離高速公路時(shí)，道路由4車(chē)道變?yōu)?車(chē)道，車(chē)輛最高行駛由80km/h變?yōu)?0km/h。私家車(chē)運(yùn)送居民比例為20%時(shí)，大巴車(chē)在駛離高速公路的31與33元胞處出現(xiàn)交通堵塞，堵塞時(shí)間均為4min。私家車(chē)運(yùn)送居民比例為30%、40%時(shí)，沒(méi)有明顯的堵塞現(xiàn)象發(fā)生。私家車(chē)運(yùn)送居民比例為50%時(shí)，私家車(chē)數(shù)量增加到770輛，其中v5村莊私家車(chē)數(shù)量為243輛。v5村莊的私家車(chē)從55元胞行駛至56元胞時(shí)，前往v6村莊的大巴車(chē)從61元胞行駛至83元胞，大巴車(chē)與私家車(chē)在該路口出現(xiàn)了擁堵，擁堵時(shí)間為2min。前往v5村莊的大巴車(chē)在17元胞滿載居民時(shí)，與從5元胞駛出的私家車(chē)產(chǎn)生沖突；由于77元胞道路容量的限制，大巴車(chē)駛離17元胞的時(shí)間出現(xiàn)了4min的延遲。在其他交叉路口，由于大巴車(chē)與私家車(chē)的運(yùn)行在時(shí)間與空間上不完全沖突，因此未產(chǎn)生交通擁堵現(xiàn)象，影響車(chē)輛運(yùn)行時(shí)間。私家車(chē)運(yùn)送居民比例為60%～90%時(shí)，隨著私家車(chē)數(shù)量的增加，在55、61與17元胞處均發(fā)生不同程度的交通堵塞，影響大巴車(chē)的行駛時(shí)間，使撤離時(shí)間逐漸增加，但不超過(guò)完全依靠大巴車(chē)進(jìn)行撤離時(shí)的撤離時(shí)間。私家車(chē)運(yùn)送居民比例為100%時(shí)，所有居民均依靠私家車(chē)運(yùn)送，撤離時(shí)間為最后一輛私家車(chē)撤離至D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)外區(qū)邊界處的時(shí)間。

隨著私家車(chē)運(yùn)送居民比例的增加，撤離時(shí)間出現(xiàn)先減少，后增加，再減少的趨勢(shì)。由于大巴車(chē)需從車(chē)站前往村莊，再撤離到指定的大巴車(chē)安置點(diǎn)，行駛路程長(zhǎng)；私家車(chē)只需撤離到煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)外區(qū)邊界處，行駛路程短，因此全部居民均由私家車(chē)運(yùn)送時(shí)，撤離時(shí)間最短。但完全依靠私家車(chē)撤離的模式要求每5個(gè)人即擁有一輛私家車(chē)，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平要求過(guò)高，在很長(zhǎng)一段發(fā)展時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此選取私家車(chē)運(yùn)送居民比例30%、40%為最佳比例，撤離時(shí)間為114min，此時(shí)的撤離路線與表3中的撤離路線完全相同。

目前D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)各村莊的私家車(chē)保有量為379輛，撤離時(shí)間為114min。在“政府組織撤離+政府指導(dǎo)下的自行撤離”模式下，應(yīng)該令使所有私家車(chē)參與到撤離活動(dòng)中，從而實(shí)現(xiàn)最快速的撤離。

3.2 Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)案例

3.2.1 基本信息

Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)共有6個(gè)行政村，共15562人，具體分布如圖7所示， 私家車(chē)保有量為767輛，每輛私家車(chē)限坐5人，具體人口與私家車(chē)分布情況如表4所示；撤離所需大巴車(chē)來(lái)自于Q市汽車(chē)站，該站共有45座大巴車(chē)170輛，根據(jù)現(xiàn)有撤離預(yù)案設(shè)置1個(gè)大巴車(chē)安置點(diǎn)。

表4 Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)人口與私家車(chē)分布表

根據(jù)百度地圖顯示路網(wǎng)，繪制撤離所涉及的所有路段如圖5所示，并將路線進(jìn)行整理，得到圖6所示路網(wǎng)圖。

每個(gè)時(shí)間段t的長(zhǎng)度為4min，其他參數(shù)選取與D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民撤離路網(wǎng)的參數(shù)相同，得到Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民撤離路網(wǎng)的元胞參數(shù)如表5所示，并具此繪制路網(wǎng)的元胞結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。圖7中將煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)外區(qū)邊界處的元胞設(shè)置為私家車(chē)運(yùn)行的尾元胞，整個(gè)路網(wǎng)共劃分為109個(gè)元胞，包括7個(gè)首元胞和5個(gè)尾元胞，首元胞和尾元胞的容量均為無(wú)窮大。1～6元胞分別表示村莊v1～v6，7元胞表示大巴車(chē)站，8元胞為大巴車(chē)運(yùn)行的終點(diǎn)，15～18元胞為私家車(chē)運(yùn)行的終點(diǎn)，9～14元胞為集結(jié)地點(diǎn)元胞。私家車(chē)數(shù)量較少時(shí)，大巴車(chē)需要在19元胞放下所載居民，再次前往村莊。

圖5 Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)主要路網(wǎng)圖

圖6 Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)撤離路網(wǎng)圖

表5 Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民撤離路網(wǎng)的幾何參數(shù)與元胞特性

圖7 Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)撤離路網(wǎng)元胞結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 計(jì)算結(jié)果

令私家車(chē)運(yùn)送居民的比例在0%～100%之間變化，每次變化幅度為10%，且每個(gè)村莊的私家車(chē)均按照相同比例運(yùn)送居民，得到撤離時(shí)間隨私家車(chē)運(yùn)送居民數(shù)量變化的折線如圖8所示。

圖8 Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民撤離時(shí)間變化圖

私家車(chē)運(yùn)送居民的比例為0%～90%時(shí)，撤離時(shí)間為最后一輛大巴車(chē)到達(dá)大巴車(chē)安置點(diǎn)的時(shí)間。私家車(chē)運(yùn)送居民的比例為0%時(shí)，居民完全依靠大巴車(chē)進(jìn)行撤離，在所有大巴車(chē)均進(jìn)行二次運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)上，仍有8輛大巴車(chē)需要進(jìn)行三次運(yùn)輸，才能完成所有居民的撤離。私家車(chē)運(yùn)送居民比例為10%～50%時(shí)，需要進(jìn)行二次運(yùn)輸?shù)拇蟀蛙?chē)數(shù)量分別為：145、109、74、41、5。私家車(chē)運(yùn)送居民比例為60%時(shí)，大巴車(chē)僅需一次運(yùn)輸即可完成所有居民的撤離，但此時(shí)撤離需要的私家車(chē)數(shù)已經(jīng)多達(dá)1867輛，對(duì)大巴車(chē)的行駛產(chǎn)生了影響。自v1村莊駛出的私家車(chē)從1元胞駛向52元胞，與從43元胞駛向44、45元胞的大巴車(chē)均產(chǎn)生沖突；自v2村莊駛出的私家車(chē)從51元胞駛向52元胞，與從43元胞駛向45元胞的大巴車(chē)產(chǎn)生沖突；自v3村莊駛出的私家車(chē)從49元胞駛向50元胞，與從45元胞駛向47元胞的大巴車(chē)產(chǎn)生沖突，在43、45、49、51元胞處造成12min、4min、8min、4min堵塞。私家車(chē)運(yùn)送居民比例為70%～90%時(shí)，在43、45、49與51元胞處的堵塞現(xiàn)象更加嚴(yán)重，使得大巴車(chē)到達(dá)大巴車(chē)安置點(diǎn)的時(shí)間逐漸增加，但不超過(guò)完全依靠大巴車(chē)進(jìn)行撤離時(shí)的撤離時(shí)間。私家車(chē)運(yùn)送居民比例為100%時(shí)，所有居民均依靠私家車(chē)運(yùn)輸，撤離時(shí)間為最后一輛私家車(chē)撤離至Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)外區(qū)邊界處的時(shí)間。

完全依靠私家車(chē)進(jìn)行撤離時(shí)，Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)的私家車(chē)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)的私家車(chē)數(shù)量，在道路上發(fā)生了嚴(yán)重的堵塞，此時(shí)撤離時(shí)間并不是最短撤離時(shí)間。撤離時(shí)間最短時(shí)，私家車(chē)運(yùn)送居民比例為60%，最短撤離時(shí)間為160min，此時(shí)的撤離路線如表6所示。

目前Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)各村莊的私家車(chē)保有量為767輛，僅能運(yùn)送25%的居民，處于最佳比例的左側(cè)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)各村莊的私家車(chē)保有量增加至4669輛(可運(yùn)送60%的居民)之前，應(yīng)使所有私家車(chē)參與到核應(yīng)急撤離中。

3.3 結(jié)果討論

據(jù)圖6與圖11顯示，撤離時(shí)間隨私家車(chē)數(shù)量的增多呈現(xiàn)先減少，后增加，再減少的趨勢(shì)。“政府組織撤離+政府指導(dǎo)下的自行撤離”模式下撤離時(shí)間均小于“政府組織撤離”模式時(shí)的撤離時(shí)間?！罢M織撤離+政府指導(dǎo)下的自行撤離”模式時(shí)，政府組織撤離與居民自行撤離之間均存在一個(gè)最佳比例結(jié)構(gòu)，使居民撤離時(shí)間達(dá)到相對(duì)小。

由于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)與居民分布情況的原因，D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民自行撤離時(shí)間為所有情況下的最短撤離時(shí)間；而Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民自行撤離時(shí)間并非最短。D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民撤離路網(wǎng)主要包括國(guó)道、縣路和村路，而Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民撤離路網(wǎng)以縣路和村路為主，道路的車(chē)道數(shù)少，道路允許的車(chē)輛行駛速度慢。因此，私家車(chē)運(yùn)送相同比例居民時(shí)，Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民撤離時(shí)間長(zhǎng)于D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)居民的撤離時(shí)間。

D與Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)撤離車(chē)輛擁堵情況均發(fā)生在大巴車(chē)與私家車(chē)交匯的路口。在Q區(qū)內(nèi)的43、45、49、51元胞處，D區(qū)內(nèi)的55、61元胞處，均出現(xiàn)了進(jìn)入救援的大巴車(chē)與駛出的私家車(chē)車(chē)流沖突，增加了居民撤離時(shí)間。建議在Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)的1、2、3、4村莊附近增建道路；在D區(qū)內(nèi)區(qū)5村莊增建駛往D電站反方向的道路，避免車(chē)流沖突。

此外，D煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)村莊5的人口多，距離高速公路遠(yuǎn)，村莊附近道路設(shè)計(jì)通行低。建議拓寬5村莊附近的道路寬度，方便大巴車(chē)與私家車(chē)駛離村莊；Q煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)區(qū)1、2、3、4村莊人口較多且位置相對(duì)集中，私家車(chē)駛離村莊時(shí)，易發(fā)生擁堵。建議當(dāng)?shù)卣貙挻迩f附近道路或增建駛往Q電站反方向的道路。

4 結(jié)論

本文基于元胞傳輸理論建立了煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)公眾撤離模型，采用lingo軟件和Anylogic軟件分別進(jìn)行模型求解與驗(yàn)證?？紤]大巴車(chē)與私家車(chē)的不同比例結(jié)構(gòu)，對(duì)不同情況下的居民撤離時(shí)間進(jìn)行研究。通過(guò)案例分析，得到以下結(jié)論：(1)政府組織撤離與自行撤離之間存在一個(gè)最佳的比例結(jié)構(gòu)，使撤離時(shí)間達(dá)到相對(duì)低的水平；(2)公眾完全自行撤離的時(shí)間不一定是最短的；(3)在文章假設(shè)條件下，“政府組織撤離+政府指導(dǎo)下的自行撤離”模式的撤離時(shí)間可能小于“政府組織撤離”模式的撤離時(shí)間。建議當(dāng)?shù)刂鞴懿块T(mén)動(dòng)態(tài)跟蹤當(dāng)?shù)鼐用駬碛薪煌üぞ咔闆r，當(dāng)私人交通工具可運(yùn)送居民的比例小于最佳比例時(shí)，重點(diǎn)引導(dǎo)居民撤離路線和行為；當(dāng)私人交通工具可運(yùn)送居民的比例大于最佳比例時(shí)，應(yīng)采取一定措施，例如培訓(xùn)演習(xí)等方法，使參與撤離的私人交通工具運(yùn)送居民比例為最佳比例。

未來(lái)研究中，將增加風(fēng)向作為影響道路是否可以通行的因素，即處于下風(fēng)向的道路不作為撤離路線，以減小受污染的風(fēng)險(xiǎn)。