刘家林, 吴佩阳, 姬浩, 贾斌, 彭志鹏, 苏兵
中国是全球自然灾害最为严重的国家之一,应急疏散是防灾减灾的常用有效手段.在实际应急疏散中,常需快速转运大量脆弱群体(如老年人、孕妇、伤员等).然而,灾后地面路网易受损并发生交通拥堵,严重制约疏散效率.电动垂直起降飞行器(eVTOL)具备垂直起降、越障通行、高速机动的能力,可快速转运脆弱群体并与地面交通形成运力互补,为突破地面交通疏散瓶颈提供新路径.文章考虑地空模式转换中的载客量差异和换乘服务延迟,以最小化系统总疏散时间为目标,构建了地空协同动态疏散优化模型,联合决策地空分流比例和路径流量分配.首先,基于元胞传输模型(CTM)刻画地空疏散交通流的动态演化过程,设计包含载客能力转换与换乘服务延迟的换乘元胞机制.其次,提出一种基于交替方向乘子法(A DMM)的分解算法快速求解模型.最后,在Sioux Falls路网中验证模型与算法的有效性.结果表明:1)地空协同疏散效率显著优于单一地面模式疏散效率,协同效益随疏散需求增大呈下凹增长趋势并趋于稳定,存在一个全局最优分流比可实现资源动态匹配,在文章算例中最优分流比约为0.38;2)地空换乘节点是制约空中走廊疏散效率的核心瓶颈,其中换乘等待时间显著高于空中飞行时间且增速更快;3)提升eVTOL载客能力与起降点服务能力均可降低总疏散时间,但二者均呈边际效益递减特征,且最优分流比对载客能力变化更为敏感;4)地空换乘节点的起降服务能力与换乘速度共同决定了空中走廊的疏散效率,空中运力提升需与换乘服务能力相匹配才能提升系统的疏散效率.文章可为复杂应急环境下的疏散预案制定、路径规划及eVTOL和地面运力配置提供决策支持.
