突发传染性公共卫生事件下高速公路网控制策略研究

作     者：漆瑞婷 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘昱岗

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082303[工学-交通运输规划与管理] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：高速公路 突发公共卫生事件 0-1规划 遗传算法 

摘      要：突发传染性公共卫生事件下医务人员、重要医疗物资以及维持城市居民日常生活的大量生活物资等都需经过高速公路运输,然而高速公路也为病毒的传播提供了机会,管控不佳将引起城市疫情输入和扩散传播。为此,本文基于新冠肺炎疫情下交通出行特征和管控措施,提出了突发传染性公共卫生事件下高速公路网两阶段控制策略,即依次关闭高速公路收费站出入口,综合各类成本确定不同关闭数量下的检疫点设置方案,再从中选取加权总成本最低的方案为路网最终管控方案。首先,以新冠肺炎疫情为切入点,提取和处理新冠肺炎疫情发生前、中、后同时期的高速公路联网刷卡数据,从交通流量、时间特征、空间特征等方面对比分析,总结高速公路交通出行特征。因突发传染性公共卫生事件具有共性,分析得到的高速公路总流量大幅降低但车辆路径基本不受影响这一特征同样适用于其他同类型事件。其次,基于实际管控措施中的不足提出适用于突发传染性公共卫生事件的两阶段控制策略,第一阶段为收费站出入口关闭控制,结合车道数、站点流量、连续关闭数量、绕行距离等指标判断收费站出入口开闭和调整情况。第二阶段为检疫点控制,计算了各检疫点待检测流量,确定了不同路径下车辆的检测方案。再次,从个人出行效率、管理部门成本和安全三个方面评估和优化两阶段控制下的检疫点选择模型,对延误成本、绕行成本、检测成本、运营成本以及暴露成本进行分析。以加权总成本最低为目标构建检疫点0-1规划选择模型,通过遗传算法求解,确定关闭不同数量收费站时检疫点设置方案。最后,以成渝间高速公路网为实例,依次关闭19个出入口并计算对应成本。关闭15个时检疫点方案成本最低,与实际管控方案和对比管控方案相比,总成本分别降低了28.6%、21.26%。相较实际管控方案,绕行成本降低了6.67%、检测成本降低了27.15%,运营成本降低了5.43%,暴露成本降低了16.92%。然后对出入口关闭数量进行敏感性分析,当关闭23个时检疫点方案成本最低,相较关闭15个收费站时的成本降低了4.2%;相较实际管控总成本降低了31.6%、延误成本降低了20.59%、检测成本降低了29.44%、运营成本降低了31.6%、暴露成本降低了21.04%。证明本文提出的两阶段控制策略在保证路网车辆全部检测完成的同时,能够明显降低防疫成本和病毒传播风险。