USST_Arts_112430716基于大型活动的应急交通系统的决策优化

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3.0 赵德峰 2024-11-11 5 4 2.08MB 53 页 15积分

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摘要

随着我国社会经济的高速发展，人们诉求享受大型活动带来的丰富文化时，

却又不得不面对大型活动带来的人群密集效应和各种突发事件等造成的危害。特

别在交通领域，如何做到快速的人员和车辆的疏散和及时的保证交通设施的完善

是目前最重要的课题。目前大多城市的相关应急配套设施缺口较大，人员配置不

够，人民相关应急能力较低，部门的突发事件应急经验缺乏。如何通过正确的选

择理论，制定政策与决策方案来应对各种突发事件已成为各应急交通系统所关注

的难点与热点。本文主要研究基于大型活动的应急交通系统的决策优化问题。

首先，论文对国内外的相关研究以及实践内容进行了梳理分析；总结了目前

应急交通系统面对大型活动与其突发事件时的不足；并经过对大型活动与突发事

件的性质类型、现有应急交通系统以及决策关键技术与模型进行分析后，得出了

公民科学平台、智能终端云交互系统和群智能效应三个方面的思路。本文初步确

定用基于公民科学平台并结合群决策理论方法优化大型活动中的交通系统决策。

其次，对公民科学平台进行研究，对其在大型活动的应急交通系统中是否可

以实施并建立进行可行性分析，其中包括公民科学素质指数分析和公民科学的权

衡参数分析；以及用博弈决策模型中的贝叶斯均衡严谨的证明其在先验模式下的

整体优势；得出公民科学在交通应急领域里的实用性的科学依据，为决策者提供

良好基础理论支持。最后，结合群决策理论中的基础理论，从人员、方案筛选和

标准规范三个方面得出公民科学平台建立的理论基础：用决策权分配法决定公民

平台中爱好者的参与决策的权的方式优化决策中的人员选择过程；用方案筛选和

数据预处理配合的方式优化应急模型库系统；用一致准则法优化决策中的决策准

则。实例演算阶段通过在上海理工大学中模拟进行公民科学平台应急方案筛选验

证了群决策理论对公民科学平台建立的优化作用，并最终达到进一步使整个应急

系统的决策得到优化。

关键词：大型活动应急交通系统决策优化公民科学贝叶斯均衡群决策

ABSTRACT

With the rapid development of China's social and economic the people demands to

enjoy large-scale event with the rich culture, but they had to face large-scale event that

bring about harm caused of crowded effects and all kinds of emergencies .

Particularly ,in the transport field , how do improve the evacuation of personnel and

vehicles timely and rapid ensure the perfection of transport facilities is the most

important issue. Currently,there are larger gap of relevant emergency facilities at most

of the cities, staffing is not enough, the people -related emergency response capacity is

low , the lack of emergency experience of emergency department. How to get through

right choice theory , policy and decision-making programs made for deal with various

emergencies has become the concern Difficulties and hot spots for the emergency

transport system. This paper studies the emergency transport system optimization

decision-making based on large-scale event problem .

Initially, the thesis combing analysis the content include research and practice of

domestic and overseas; summarizes the emergency transport system deficiency when face

to the emergencies of large-scale event at current time, And after analyzed the nature of

events and incidents , existing emergency transport system and key techniques and

models of decision-making, Obtained three aspects of ideas that include the citizen

science platform, cloud intelligent terminal system and group interaction effects. This

article initially ensure to using citizen science platform combined with group decision

theory and theoretical methods to optimize the transport system decisions of large-scale

enent.

Additionally, research the citizen science platform ,feasibility analysis on whether

it can be establishment and implemented in the emergency transport system of

large-scale event ,including civic scientific literacy index analysis and citizen science

trade-off parameter analysis ; and use the game model of Bayesian equilibrium with the

prior model to rigorous proof the overall advantage;obtained the practicability scientific

basis of citizen science in the field of transportation of emergency , to provide a good

theoretical basis for decision makers.

Finally, Then this paper makes three aspects that the staff, program selection and

specification of citizen science platform to combined with the group decision theory,

respectively get the result that the method that to use the power allocation method to

decide decision weights of Civic Platform of lovers to optimization of selection staff;

use case selection and data preprocessing optimization the decision-making program of

the model base system,use criteria for consistent standards method to optimization

decision-making program of Decision criteria.

Examples of calculation stage by simulate civic scientific platform of sifting

emergency plan at USST to verify Optimization function of citizen science platform that

made by group decision theory,and finally To achieve further optimized

decision-making of the emergency transport system.

Keywords: large scale event, emergency traffic system, decision optimization,

citizen science, Bayesian equilibrium, group decision

中文摘要

Abstract

第一章绪论 ......................................................... 1

1.1 课题来源 ............................................................................................................... 1

1.2 研究背景 ............................................................................................................... 1

1.3 国内外文献综述 ................................................................................................... 2

1.3.1 国外 ................................................................................................................ 2

1.3.2 国内 ................................................................................................................ 3

1.4 研究目的及意义 ................................................................................................... 4

1.5 论文主要研究内容 ............................................................................................... 4

1.6 技术路线与小结 ................................................................................................... 5

1.6.1 技术路线 ........................................................................................................ 5

1.7 小结 ....................................................................................................................... 6

第二章大型活动和其应急交通系统及决策流程的分析 ..................... 7

2.1 大型活动与其应急状况和突发事件特点及分析 ............................................... 7

2.1.1 大型活动概述 .............................................................................................. 7

2.1.2 突发事件概述 .............................................................................................. 7

2.2 应急交通系统总体设计 ....................................................................................... 9

2.2.1 应急交通系统总体设计 ................................................................................ 9

2.2.2 应急交通系统决策中模型库和知识库概述 .............................................. 10

2.2.3 基于大型活动的应急交通决策相关疏散模型分析 ................................... 11

2.2.4 基于大型活动应急交通系统决策中系统集成 ........................................... 11

2.3 决策与博弈 .......................................................................................................... 11

2.3.1 决策流程概述 ............................................................................................... 11

2.3.2 贝叶斯均衡 .................................................................................................. 13

2.3.3 群决策理论 .................................................................................................. 13

2.3.4 大型活动中决策流程分析 .......................................................................... 13

2.4 小结 ..................................................................................................................... 14

第三章大型活动中基于公民科学的应急交通系统决策优化 ................ 16

3.1 公民科学 ............................................................................................................. 16

3.2 公民科学特征 ..................................................................................................... 16

3.2.1 公民科学与其他科研形式和科普形式的区别 .......................................... 17

3.2.2 公民科学的优势 .......................................................................................... 17

3.2.3 公民科学平台在应急交通系统中建立的探索与探讨 .............................. 21

3.3 博弈与决策下的公民科学应急方案对比评价 ................................................. 23

3.3.1 基于贝叶斯的公民科学决策分析 .............................................................. 23

3.3.2 贝叶斯均衡结论分析 .................................................................................. 28

3.4 小结 ..................................................................................................................... 29

第四章基于群决策理论与公民科学的应急交通系统决策优化 .............. 30

4.1 大型活动中公民科学应急交通系统平台决策成员优化 ................................. 30

4.1.1 平台成员选择 .............................................................................................. 30

4.1.2 平台成员决策权配置 .................................................................................. 32

4.2 大型活动中公民科学应急交通系统平台决策方案优化 ................................. 35

4.2.1 方案的筛选 .................................................................................................. 35

4.2.2 数据预处理 .................................................................................................. 35

4.3 大型活动中公民科学应急交通系统平台决策准则优化 ................................. 36

4.3.1 群体准则与一致准则 .................................................................................. 36

4.3.2 方法综合与实例运算 .................................................................................. 38

4.4 小结 ..................................................................................................................... 42

第五章结论与展望 .................................................. 43

5.1 研究结论 ............................................................................................................. 43

5.2 进一步研究方向与展望 ..................................................................................... 43

参考文献 ........................................................... 45

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ..................... 49

致谢 ............................................................. 50

第一章绪论

1.1 课题来源

本文课题来源于上海理工大学交通系统工程研究所所长韩印教授以及本文作

者导师近期提出的七个研究方向之一，其中“基于大型活动的应急交通系统的决

策优化”本文作者研究方向一致。

1.2 研究背景

大型活动可以满足城市的提高竞争力的要求及城市居民的物质文化生活需

求。在举办各种大型活动期间，城市的硬件设施承受了超出一定量承载通行能力

的交通量，从而让城市交通状况捉襟见肘。尽管我国有许多成功案例，例如盛大

的奥运会。然而，该类问题仍然困扰城市管理者，特别是国内一直忽视的软实力，

没有加强相关人员的培训和管理，人民的相应应急能力较差。

一直以来，全球都大力采取措施应对突发事件，特别是在大型活动中应急交

通疏散和大型活动所遇到的应急决策相关研究受到重视[1]。而我国突发应急事件

频繁发生[2]，损失巨大，面临严峻考验。突发事件定义指突然发生，造成或者可

能造成重大人员伤亡、财产损失、生态破坏和严重社会危害，危及公共安全的紧

急事件[3]。国外在积累管理经验和软实力方面在应急事件中取得了较好的结果，其

中在应急交通方向有很多值得国内借鉴的地方。

本文首先在基础理论中对其背景进行分析，把握好世界的宏观规律能在事件

中做到更好的预测预防突发事件，更快的拿出和决策和措施，更高效的实施和响

应措施和决策。

经过上个世纪的各种科学理论变革，目前科学界一致认为这个世界遵循物理

几大基本定律。特别是在人类生活中的宏观范畴中，热力学定律起到了至关重要

的作用，其中熵理论认为，在一个封闭系统中能量永远像耗散和平等的趋势发

展，还有蝴蝶效应理论认为，在封闭系统中，如果能量分配及其不均匀，将会产

生自组织效应，产生进化效果。那么应急事件和人类社会所对应采取的决策和行

动，就是上诉两个定律在人类社会中的完美表达和对抗。那么突发应急事件的特

征在物理学定律中就可以说是无规律和破坏性的，而人类才去的措施和决策就是

规律性和自组织性的。其实综合来说，人类在对抗应急突发事件就是为了对抗能

量的耗散和蝴蝶效应，抓住这一点，才能更好的在决策判断中有明确的方向和理

论支撑[4]。很多学者与机构指出要能应对复杂交通应急事件，发挥事件中每一个人

的作用是节省人力物力等资源的最好方法，并提出了群智能相关理论。

有关决策优化的数学背景研究背景。追溯到 1994 年，当约翰纳什、约

翰·C·

海萨尼和莱因哈德·

泽尔腾共同获得了诺贝尔经济学奖后，博弈与决策已经

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摘要：

摘要随着我国社会经济的高速发展，人们诉求享受大型活动带来的丰富文化时，却又不得不面对大型活动带来的人群密集效应和各种突发事件等造成的危害。特别在交通领域，如何做到快速的人员和车辆的疏散和及时的保证交通设施的完善是目前最重要的课题。目前大多城市的相关应急配套设施缺口较大，人员配置不够，人民相关应急能力较低，部门的突发事件应急经验缺乏。如何通过正确的选择理论，制定政策与决策方案来应对各种突发事件已成为各应急交通系统所关注的难点与热点。本文主要研究基于大型活动的应急交通系统的决策优化问题。首先，论文对国内外的相关研究以及实践内容进行了梳理分析；总结了目前应急交通系统面对大型活动与其突发事件时的不足；...

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