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

多OD一多目標(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)的動態(tài)性以及應(yīng)急需求的波動性，多種運輸模式效率和成本以及各需求點的公平性，深入研究多OD-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行驗證。本文研究旨在為應(yīng)急救援調(diào)度決策提供實用性參考方案，有效地解決大規(guī)模實時動態(tài)救援調(diào)度問題?！娟P(guān)鍵詞】應(yīng)急救援，需求點，多OD-多目標(biāo)，仿真算例1、基于路網(wǎng)動態(tài)變化的最短運輸路徑分析路網(wǎng)各路段的運行時間以及道路的通過安全性是單OD應(yīng)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)時間最短的路徑作為首選路徑。多OD應(yīng)急救援運輸，在應(yīng)急物流網(wǎng)絡(luò)中，災(zāi)區(qū)需求中心與多個物資中轉(zhuǎn)站相連，如果仍選擇時間最短路路徑，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)后道路行駛時間；物資中心籌備時間；道路搶修時間。受損道路網(wǎng)搶修影響應(yīng)急物資中心與需求點間路徑的選擇，在計算災(zāi)區(qū)需求中心與物資中轉(zhuǎn)站路徑時，應(yīng)考慮災(zāi)后道路網(wǎng)連通度的動態(tài)變化。所以，在計算災(zāi)區(qū)需求中心與物資中轉(zhuǎn)站最短路徑時，首先在物資籌備結(jié)束時，評估路網(wǎng)上受損交通元件已被修復(fù)路段的運行時間，將未被修復(fù)交通元件所在道路視為斷路(通行時間為);然后利用算法計算最短路徑；最后將物資中心籌備時間加上最短路徑通行時間即得到各需求中心與物資中轉(zhuǎn)站時間最短運輸2、多物資多OD應(yīng)急救援物資調(diào)度優(yōu)化模型通過對多物資多OD應(yīng)急救援物資調(diào)度問題的研究，綜合分析受災(zāi)點救援物資分配公平性、運輸成本和應(yīng)急救援物資效益等多個目標(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，并通過實例驗證模型的實用性。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，首先初期，儲備物資不能滿足需求，隨著救援時間的推移，應(yīng)急物資不斷得到補充。本文物資中心是根據(jù)物資供應(yīng)起始時間和位置來確定的，當(dāng)且僅當(dāng)時間和位置都相同時，才認(rèn)為是同一個物資中心，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)及符號解釋為了敘述方便，引人以下符號，模型的構(gòu)建應(yīng)滿足以1)物資調(diào)度之前，應(yīng)急決策者掌握調(diào)度物資數(shù)量、種應(yīng)急救援期前，各個需求點的動態(tài)需求是可以通過實時報輸工具運轉(zhuǎn)時，沒有時間的消耗以及物資損耗。4)運輸工具執(zhí)行運輸任務(wù)時，只能運送到事先計劃好的需求點，并且各運輸路徑之間互不影響。和v種應(yīng)急救一次優(yōu)化所有點的物資調(diào)度。模型中用到的p=1,2,3,…,w;fp:第p種運輸方式的單車每小時運j=1,2,3,…,m;tripj:第p種運輸方式從i到j(luò)之間的k=1,2,3,…,v;aik:物資中心i所有可調(diào)用的第k類的單位效用值；bjk:需求點j初始所需的第k類物資總量；xipjk:采用運輸方式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j的總時間；cp:第p種運輸工具(卡車、直升機等)的單體運輸能力。應(yīng)急救援模型包括以下三個目標(biāo)，即最大化應(yīng)急物資的總期望效用值fl,最小化總運輸費用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滿意度衡量，為此引入當(dāng)xipjk≠0時，可以求出從應(yīng)急救援物資中心i到需求點j運用p方式運輸?shù)趉種物資的數(shù)量xipjk和運輸路徑。模型運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。假設(shè)5個物資中心向4個受災(zāi)點調(diào)運兩種物資，如圖1所示。有公路運輸和航空運輸(直升機運輸)兩種運輸方式，其中只有2、5、6三個物資中心有直升機空投物資能力，公路網(wǎng)絡(luò)圖中紅色點表示受損交通元件。每輛卡車每小時運費為1單位，運動力為100單位，物資單位效益為直升機每小時運費為4單位，運動力為40單位，物資單位效用為3。通過對比各物資籌備時間和受損交通元件搶修時間可以得到表5所示的物資中心與需求點的動態(tài)路徑運行時間，假設(shè)應(yīng)急物資時效性函數(shù)f(tipj)服從qE(t)本文