多源点突发事件应急疏散模型问题探讨

（浙江长征职业技术学院 浙江·杭州 310025）

1 研究意义

突发事件，自古有之，以我们目前的科技水平，有些突发事件完全避免是不可能的，但如何对某些突发事件进行有效预防或者在其发生后，对其进行有效地处置，避免灾害的进一步发生，将损害降到尽可能低的状态是完全可以做到的。

从现有的文献资料来看，应急系统管理研究主要分三方面：应急系统的政策和制度设计；应急设施选址及应急物资调度；突发事件中人员、车辆等的应急疏散。本文将讨论应急系统中技术方法层面上的问题，特别是突发事件中多源点应急疏散模型与算法的研究。

应急疏散是指面对洪水、台风等自然灾害以及建筑物火灾、毒气泄漏等突发事故，将处于危险区域的人群快速疏散至安全区域。如何进行及时有效的应急疏散是减少生命财产损失，特别是减少群死群伤事故发生的重要手段。因此，系统地研究应急疏散规划、组织管理方法及关键技术，对于保证紧急状况下的人员、车辆的及时转移，提高疏散效率和应急系统的总体救援能力，减轻灾害或事故损失，保证人民生命财产安全具有重要意义。

2 国内外同类研究工作现状

应急疏散理论的研究始于20世纪30年代，主要通过构建宏观和微观模型对正常或者紧急状况下的人群行为进行模拟。在宏观模型中假设每个个体行为相似，将疏散队伍看成车流或者人流形成一个整体，从群组的角度进行研究，主要以网络流优化为基础，包括静态网络、离散时间动态网络模型以及连续时间动态网络模型等；微观模型主要是通过模拟待疏散人员的行为来进行分析，采用气体或液体的流动来模拟行人的运动行为，并考虑行人意图、期望速度和个体之间的相互作用，主要包括基于元胞自动机的疏散仿真模型、基于物理作用的社会力模型和近年广泛应用的基于多智能体模拟模型等。

国内外诸多学者基于不同的实际背景采用不同方法对该问题进行研究，主要采取计算机仿真和数学分析方法。计算机仿真的重点是基于智能体技术(AgentTechnology)来预测出疏散时间，评估疏散方案。数学分析的方法主要以网络优化为基础，无论是建筑物内疏散还是大范围疏散都可以转化为疏散网络的问题。Hamacher等对疏散问题的宏观模型进行综述，采用极大流或者快速流来确定疏散方案，这些模型通常可以确定疏散时间的下界。

随着应急疏散管理不断成熟和发展，各种不同的新技术被用于疏散模型，但是利用动态网络流来研究疏散问题仍然得到广大研究者的重视，以期产生更好的上界或者下界，作为其他研究技术的参考依据。林诒勋等考虑了应急疏散网络中最小饱和流问题，并利用最小和饱和流和最大流的关系来求解该问题。张江华等以疏散时间加权和最小化为目标，考虑存在优先顺序的多源点和容量限制情形下的应急疏散，利用图论中网络优化思想的启发式算法通过不断更新网络来确定短路作为疏散方案。

3 探讨的主要问题

一旦遇到突发事件，尤其是类似火灾、毒气泄漏、恐怖袭击等事件，往往需要撤离这些场所中的所有被困人员，而不是转移其中某一小区域的部分人员。由于这些人员分布是离散的，通常不能将其简单地作为单源疏散，本文研究多源点疏散模型。由于不同源点到达出口的距离不尽相同，每个源点中待疏散人数也未必一样，使得多源疏散远比单源疏散复杂。期望改进快速流控制算法得到切实可行的疏散方案。

多源点疏散问题是考虑如何对每个源点上的被困人员进行合理分组选择合适的路径进行疏散，使得疏散网络疏散结束时间最小化。这个问题是NP难的，不存在多项式时间的最优算法。在处理具体疏散问题时，我们需要考虑更多的限制因素，做的并不一定是最优方案，而是考虑在有限的时间内产生一个切实可行的有效疏散计划。我们通常基于均衡疏散时间、容量饱和疏散这两个原则来设计多源疏散的算法，侧重于启发式算法的研究。

4 主要研究目标

目前的多源疏散问题研究中没有考虑到各个源点与事故发生点之间距离，无法体现各个源点受灾严重程度，而在实际中各个源点与事故发生点距离不同必然要求有不一样的疏散优先级别，目标1：建立体现优先顺序和相互关系的多源疏散网络模型，使其符合实际背景。

目前多源疏散问题研究中所考虑的目标一般是单一评价指标，需要进一步对大规模的人员疏散进行整体优化，考虑疏散时间、疏散距离、到达安全地点的人数、疏散风险、网络可靠性等多个优化子目标。目标2：结合模糊数学、多目标规划等方法来确定完整的疏散方案。

由于疏散过程实时信息的缺乏，使得这些疏散方案只适用于疏散开始前的策略制定，而难以应对疏散过程中的突发状况。进一步考虑集成仿真模型和优化模型的综合型疏散规划，既为疏散前期策略的制定提供理论基础，又能应对疏散过程中的突发状况。目标3：疫情背景下，借助于计算机技术建立应急辅助决策系统。