考虑自然灾害的房地产物业管理应急疏散模型设计*

刘丽云

(安徽审计职业学院，安徽 合肥 230601)

在现代化城市管理体系中，房地产物业管理是重要组成部分，发挥了改善居民工作生活环境，促进城市管理，提高物业价值的功能[1]。近几年，我国自然灾害发生频率的增加，如何在自然灾害发生后，人员能够快速疏散成为了房地产领域研究热门。以往对于房地产物业管理，应急疏散只是设置单一的应急通道，作为应急疏散使用，忽略了在出现自然灾害的情况下，人员拥挤对房地产物业管理应急疏散的影响，导致应急疏散效果差、耗时长的问题[2]。提出基于最小正交序列估计的房地产物业管理应急疏散模型。

1　基于半参数可加回归模型的人员滞留分析

在对房地产物业管理应急疏散模型进行分析时，需要考虑疏散过程中，存在应急通道的不同，使得人员滞留量的不同，应急疏散结果不稳定[3]。当疏散人员将要从一个路段进入另一个路段时，若下游路段的通行能力无法满足疏散要求，则此人员就会进入排队部分[4]。在排队部分的人员行走速度取决于队列的消散速度，而队列的消散是由下游路段的通行能力确定的。

假设，房地产物业管理数据集合为{(yi,xij),i=1,2,…,n;j=1,2,…,k}，其中y={y1,…,yi}为观测值，x={xi1,…,xij}为解释j个有序实数对的参数变量，同时规定序列y的数据长度为n，记序列空间的维度数为N(1≤N≤n)，fm(x)是连续的分段光滑函数，利用x0

f(x1,x2,…,xn)=ω1f1(x1,x2,…,xn)+ω2f2(x1,x2,…,xn)+…+ωmfm(x1,x2,…,xn)。

(1)

各个计算次序中的子函数fm(xi)完成建立后，应确定每个区间的不同权重比例[7]，假设第i个分段函数的拟合误差是Eit，对Eit进行标准化处理，可得：

(2)

(3)

式中：k=1/lnn。当应急疏散路网的数据指标为D=(V,A)时，其中V代表疏散路网中各个节点的集合，A代表弧的集合，疏散路段可以承受的最大流量即为疏散路网的实际承载能力[8]，一般房地产物业管理应急疏散路网最大流量问题可表示为：

0≤xij≤uij,∀(i,j)∈A。

(4)

式中：v表示最大流量，xij为弧(i,j)处的流量，uij为弧(i,j)处的容量。由此根据当前应急疏散路段的通行能力以及当前人员疏散状况匀速向目的地形式[9]，确定人员行驶速度与当前人员密度的关系，关系式为：

V(k)=

(5)

式中：Vmin为阻塞流速度；kmax为阻塞流密度；Vfree为自由流速度；kmin为自由流密度；k为当前密度。

在考虑自然灾害情况下，可以根据疏散通道在连接处的拥堵状况，确定房地产物业管理的应急疏散能力[10]，并通过下式计算疏散通道连接处的人员滞留情况。

(6)

由上述描述可知，Ncs<0时，可以流畅地通过疏散通道的连接地点，先行通道的疏散能力决定连接地点的疏散能力；Ncs=0时，疏散通道连接处处于承载最大疏散能力状态，即在疏散过程中疏散通道处于最佳状态；Ncs>0时，疏散通道连接处乘客存在滞留现象，说明疏散通道出现拥堵现象，此时后行通道的疏散能力决定疏散通道连接处的疏散能力。

2　应急疏散网络优化分析

自然灾害具有不可预警性，突发性事件占绝大多数，这种特点导致疏散路段(路径)不具有确定人员通行容量的能力，即疏散路段的人员通行容量是一个随机数值或模糊数值。在假定存在自然灾害的情况下，能确定的只有路段的变化范围[11,12]，这种情况下路段容量为一个在一定范围内浮动的变量，疏散路网容量对应急条件下，疏散需求的实际满足状况无法进行判断和选择，应对初选应急疏散路网进行改进，在考虑自然灾害的情况下，使其承载能力满足应急疏散的需求。

行人的应急疏散是以行人流理论为基础，根据流体运动原理确定行人流的计算公式为：

(7)

式中：N为行人流率，表示单位时间内行人通过有效单位宽度的交通设施的总数量；行人密度用字母ρ表示，其单位是(人/m2)；V表示行人平均速度(m/min)；M表示行人占有面积(m2/人)。由此可知，行人密度大小决定了行人速度的快慢，行人速度与行人密度成负相关，密度越大，速度越慢；反之，密度越小，速度越快。

应急疏散路网容量是疏散路网的承载力的基础。根据图论的理论，在每个疏散方向，连接路段两个节点与相反方向的两条弧表示路网双向路段[13]，一条单向弧表示单向通道。同时具有流量限制的节点与弧(交叉口与路段)的混合网络即为应急交通疏散的交通网络。

(8)

3　最优应急疏散路径分析

在进行房地产物业管理应急疏散过程中，会出现应急通道突变的现象，此时，住户在通道突变处行走方向基本一致，不存在客流冲突的现象，由于应急疏散时，人流量具有高峰期，人流密度在通道突变点变高，使得行走条件变得拥挤[14-15]，影响了人员的行走速度，人员行走的平均速度在通道突变处比自由状态下人员行走的平均的速度还要低。根据所获得的通道突变处的客流密度对客流速度进行拟合分析，所使用的模拟软件平台为matlab，结果如图1所示。

图1　通道突变处客流速度-密度关系拟合曲线

综上所述，得到通道突变处人流速度与密度关系曲线拟合方程为：

v(ρ)=Eln(ρ)+F=-0.651 ln(ρ)+1.098。

(9)

式中：E=-0.651,F=1.098。疏散过程中的路径行程时间可靠性可以定义为路径疏散行程时间小于某规定值的概率，在疏散过程中应该保证所选疏散路径应该有较高的可靠性，假设疏散路径的行程时间近似的符合正态分布，可以用下式表示表示路段a在该情况下的行程时间可靠性：

(10)

式中:T0代表自由流时状态下路段a的疏散行程时间；E(T)代表路段a的平均出行时间；σ2代表路段a的出行时间方差；管理者对现实情况的期望用ϑ表示，如管理者希望的疏散时间范围，ϑ可以依据应急交通疏散相关的管理要求进行确定，出现自然灾害时，通常期望疏散时间尽量短，本文ϑ取值为1.2；ra代表路段行程时间的可靠性，组成疏散路径的路段的行程时间可靠性的联乘表明疏散路径的可靠性。如下式所示：

(11)

式中：疏散路径k的行程时间可靠性用Rk表示；a(a∈w)路段的疏散行程时间可靠性用ra表示；对公式(11)取对数，处理后可得：

(12)

假设Wa=-lnra，则有Wa与路段a的可靠度呈反比，因此Wa的实际意义为路段a上被疏散者对应的行程时间可靠性费用。根据行程质量的定义，行程质量费用的计算公式为：

(13)

式中：Gk为疏散路径K的行程质量费用；ρ0(ρ0∈[0,1])为比例系数，当ρ0=0时，代表以疏散路径行程时间可靠性为路径的选择准则，当ρ0=1时路径选择以疏散路径的行程时间为准则，可以借助交通调查所得数据得到查得ρ0的值；路径k的行程时间使用Tk表示；疏散路径行程的时间可靠程度转换为相应的时间费用的一个正比例系数使用字母λ表示；δak表示路径参数，当路段a在路径k上时δak=1，否则δak=0。

4　实验结果分析

4.1　实验参数设置

为检验模型的有效性，通过案例对模型进行验证。假设以某市房地产物业场所收到自然灾害的侵袭，为二级突发事件，危险区域内待疏散的人员及物品总量为5 000，现需要将所有物品疏散至避难场所，既定的疏散时间为200 min。图2所示为根据路径排序结果选择出来的疏散路网模型。图2中，节点1、节点8分别为疏散路网中的起点和终点。路段上方数据分别表示各路段的路段出行时间的平均值和自由流动时间的平均值，使用单位均为分钟(min)，以及路段的容量。各路段出行时间的方差设为均值的0.3倍，疏散路径行程时间可靠性转换正比例系数 取值为1；决策者在指定应急预案中的疏散路径选择与分配方案时，需要兼顾疏散路径时间最短与可靠性，因此均衡比例系数 取值为0.5。

图2　疏散路网结构图

4.2　实验结果分析

通过计算各路段的行程时间确定可靠性函数，将系统最优交通分配问题转换为用户最优分配问题。运行MATLAB程序后，分析程序运算结果可以知道分配在第10次迭代后满足收敛条件，达到收敛时疏散总时间为138 min，满足既定疏散时间要求，最优分配的分段流量如表1所示。

表1　分段流量最优分配结果

综上配比结果可知，在考虑自然灾害的情况下，疏散路网流量分配更为均衡，便于应急疏散的房地产物业管理工作，路网整体服务水平较好。需要注意的是，在实际的应急疏散预案中，需要用大量的实际数据对模型参数进行标定再进行计算。

为了验证改进应急模型的有效性，实验以应急疏散率为指标，采用文献[8]方法、文献[9]方法与本文方法为对比，进行对比分析，结果如下图3所示。

图3　不同方法下应急疏散结果对比

由图3可知，其在时间不定的情况下，采用文献[8]方法时，其应急疏散效率出现大范围波动，尤其是存在通道连接处，出现拥挤现象，疏散效果较差，用时较长，不适合大范围使用；采用文献[9]方法时，其拥挤情况有所缓解，但在疏散为50～60s处时，在疏散通道接口处，出现拥挤，疏散较慢，效率低；采用本文方法时，其应急疏散无论是在通道交界处，还是在疏散耗时较长时，其疏散效率均未收到干扰，具有一定的优势。

5　结论

综上所述，针对传统应急疏散模型，主要通过对疏散通道拥挤情况下的状态进行预警，达到应急疏散处理的目的，但是存在疏散耗时长、效果差的问题，提出基于最小正交序列估计的房地产物业管理应急疏散模型。实验结果表明，采用改进应急疏散模型时，其疏散效果相比传统方法要好，且在相同时间内达到最优的状态。