多OD―多目標(biāo)應(yīng)急救援調(diào)度優(yōu)化模型

1、多（島層建筑鋼肓混駅上桿施I. L法多OD 多目標(biāo)應(yīng)急救援調(diào)度優(yōu)化模型【摘要】本文從大規(guī)模災(zāi)害應(yīng)急救援需求的角度 出發(fā)，考慮災(zāi)后路線網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性以及應(yīng)急需求的波動(dòng)性， 多種運(yùn)輸模式效率和成本以及各需求點(diǎn)的公平性，深入研究 多0D-多目標(biāo)應(yīng)急救援物資組合調(diào)度優(yōu)化技術(shù)，及多避難所 受災(zāi)群眾疏散優(yōu)化技術(shù)，并通過仿真算例對提出的應(yīng)急救援 調(diào)度方法可行性及有效性進(jìn)行驗(yàn)證。本文研究旨在為應(yīng)急救 援調(diào)度決策提供實(shí)用性參考方案，有效地解決大規(guī)模實(shí)時(shí)動(dòng) 態(tài)救援調(diào)度問題。【關(guān)鍵詞】應(yīng)急救援，需求點(diǎn)，多0D-多目標(biāo)，仿 真算例1、基于路網(wǎng)動(dòng)態(tài)變化的最短運(yùn)輸路徑分析路網(wǎng)各路段的運(yùn)行時(shí)間以及道路的通過安全性是 單0D應(yīng)

2、急救援路徑選擇的核心元素。在保證路網(wǎng)安全通過 的基礎(chǔ)上，應(yīng)急救援以到達(dá)時(shí)間最短的路徑作為首選路徑。 多0D應(yīng)急救援運(yùn)輸，在應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)中，災(zāi)區(qū)需求中心與 多個(gè)物資中轉(zhuǎn)站相連，如果仍選擇時(shí)間最短路路徑，很難使 各災(zāi)區(qū)需求平衡。所以要將救援物資需求數(shù)量、種類、避難 所承載能力、傷員類型等各因素綜合考慮，制定最優(yōu)應(yīng)急路 徑。災(zāi)區(qū)需求中心與物資中轉(zhuǎn)站路徑影響因素主要有：災(zāi)后 道路行駛時(shí)間；物資中心籌備時(shí)間；道路搶修時(shí)間。受損道路網(wǎng)搶修影響應(yīng)急物資中心與需求點(diǎn)間路 徑的選擇，在計(jì)算災(zāi)區(qū)需求中心與物資中轉(zhuǎn)站路徑時(shí)，應(yīng)考 慮災(zāi)后道路網(wǎng)連通度的動(dòng)態(tài)變化。所以，在計(jì)算災(zāi)區(qū)需求中 心與物資中轉(zhuǎn)站最短路徑時(shí)，首先在

3、物資籌備結(jié)束時(shí)，評估 路網(wǎng)上受損交通元件已被修復(fù)路段的運(yùn)行時(shí)間，將未被修復(fù) 交通元件所在道路視為斷路（通行時(shí)間為）；然后利用算法 計(jì)算最短路徑；最后將物資中心籌備時(shí)間加上最短路徑通行 時(shí)間即得到各需求中心與物資中轉(zhuǎn)站時(shí)間最短運(yùn)輸路徑。2、多物資多0D應(yīng)急救援物資調(diào)度優(yōu)化模型通過對多物資多0D應(yīng)急救援物資調(diào)度問題的研究, 綜合分析受災(zāi)點(diǎn)救援物資分配公平性、運(yùn)輸成本和應(yīng)急救援 物資效益等多個(gè)目標(biāo)，構(gòu)造相應(yīng)的物資調(diào)度優(yōu)化模型，通過 等算法求解，并通過實(shí)例驗(yàn)證模型的實(shí)用性。2. 1問題描述。本文以應(yīng)急救援效用最大為目標(biāo)， 構(gòu)建的應(yīng)急物資調(diào)度模型。在構(gòu)建應(yīng)急物資調(diào)度模型前，首 先要對應(yīng)急救援物資中心進(jìn)行

4、定義。一般情況下，應(yīng)急救援 初期，儲備物資不能滿足需求，隨著救援時(shí)間的推移，應(yīng)急 物資不斷得到補(bǔ)充。本文物資中心是根據(jù)物資供應(yīng)起始時(shí)間 和位置來確定的，當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)間和位置都相同時(shí)，才認(rèn)為是 同一個(gè)物資中心，當(dāng)某一物資中心初始物資發(fā)放完畢又重新 配置物資后，可視為新物資中心。2. 2模型前提假設(shè)及符號解釋2. 2. 1模型前提假設(shè)為了敘述方便，引人以下符號，模型的構(gòu)建應(yīng)滿足 以下四個(gè)前提假設(shè)：1）物資調(diào)度之前，應(yīng)急決策者掌握調(diào)度物資數(shù)量、 種類以及各個(gè)需求點(diǎn)物資需求量和供給量的分配情況；2） 應(yīng)急救援期前，各個(gè)需求點(diǎn)的動(dòng)態(tài)需求是可以通過實(shí)時(shí)報(bào) 道、經(jīng)濟(jì)損失、應(yīng)急點(diǎn)人員傷亡等信息評估獲取；3）運(yùn)輸

5、 工具運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，沒有時(shí)間的消耗以及物資損耗。4）運(yùn)輸工具 執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)時(shí)，只能運(yùn)送到事先計(jì)劃好的需求點(diǎn)，并且各 運(yùn)輸路徑之間互不影響。2. 2. 2數(shù)學(xué)符號意義解釋假設(shè)共有n個(gè)物資中心，m個(gè)需求點(diǎn)，w種運(yùn)輸方 式和v種應(yīng)急救一次優(yōu)化所有點(diǎn)的物資調(diào)度。模型中用到的 所有符號定義如下：i：第 i 個(gè)物資中心編號，i二 1, 2, 3, , n； f （tipj）： tipj時(shí)刻應(yīng)急物資時(shí)效性函數(shù)；p：第p種運(yùn)輸方式編號， p二1, 2, 3,，w； fp：第p種運(yùn)輸方式的單車每小時(shí)運(yùn)輸 費(fèi)用；j：第j個(gè)需求點(diǎn)的編號，j=b 2, 3, , m； tripj： 第P種運(yùn)輸方式從i到j(luò)之間的運(yùn)行時(shí)間；k

6、：第k種物資 編號，k=l, 2, 3,，v； aik：物資中心i所有可調(diào)用的 第k類物資總量；uk：第k種應(yīng)急物資通過運(yùn)輸方式p從i 到j(luò)后的單位效用值；bjk:需求點(diǎn)j初始所需的第k類物 資總量；xipjk：采用運(yùn)輸方式p從i到j(luò)的第k類物資量; nip：物資中心處第種運(yùn)輸工具的可用數(shù)量；tipj：物資中 心k采用方式p從物資中心i至需求點(diǎn)j的總時(shí)間；cp：第 P種運(yùn)輸工具（卡車、直升機(jī)等）的單體運(yùn)輸能力。2. 3數(shù)學(xué)模型表達(dá)應(yīng)急救援模型包括以下三個(gè)目標(biāo)，即最大化應(yīng)急物 資的總期望效用值fl,最小化總運(yùn)輸費(fèi)用f2和調(diào)度公平性 目標(biāo)f3。調(diào)度公平性可以通過需求點(diǎn)滿意度衡量，為此引入 需求點(diǎn)j

7、滿意度的概念Ej,其表達(dá)式：當(dāng)xipjkH0時(shí)，可以求出從應(yīng)急救援物資中心i 到需求點(diǎn)j運(yùn)用p方式運(yùn)輸?shù)趉種物資的數(shù)量xipjk和運(yùn)輸 路徑。模型運(yùn)用單位成本效用法和基本功效系數(shù)法求解，具 體求解步驟可以通過LINGO優(yōu)化軟件操作。3、算例假設(shè)5個(gè)物資中心向4個(gè)受災(zāi)點(diǎn)調(diào)運(yùn)兩種物資，如 圖1所示。有公路運(yùn)輸和航空運(yùn)輸（直升機(jī)運(yùn)輸）兩種運(yùn)輸 方式，其中只有2、5、6三個(gè)物資中心有直升機(jī)空投物資能 力，公路網(wǎng)絡(luò)圖中紅色點(diǎn)表示受損交通元件。每輛卡車每小 時(shí)運(yùn)費(fèi)為1單位，運(yùn)動(dòng)力為100單位，物資單位效益為1；直升機(jī)每小時(shí)運(yùn)費(fèi)為4單位，運(yùn)動(dòng)力為40單位，物資單位效用為3。通過對比各物資籌備時(shí)間和受損交通元 5多(島層建筑鋼肓混駅上桿施I. L法件搶修時(shí)間可以得到表5所示的物資中心與需求點(diǎn)的動(dòng)態(tài)路 徑運(yùn)行時(shí)間，假設(shè)應(yīng)急物資時(shí)效性函數(shù)f (tipj)服從qE (t) =e-0.5 (t/32) 2o4、結(jié)論本