铁路应急资源动态多阶段调度决策模型及其应用研究

发布时间：2017-09-29 17:05

  本文关键词：铁路应急资源动态多阶段调度决策模型及其应用研究

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【摘要】：近年来,随着铁路运营里程的不断增长、大提速以后新装备与新技术的不断引进、行车密度的不断增大、自然灾害的频发以及人为因素的影响,铁路突发事件呈现出种类数量增多、损失增大的态势,如何科学有效地应对铁路突发事件,最大限度地减少突发事件所带来的损失已经成为当今社会及铁路部门关注的焦点问题。一旦发生铁路突发事件,快速进行救援处置、及时控制事态发展、尽量减轻灾害损失的关键则在于合理的铁路应急资源调度决策。目前,在研究应急资源调度决策问题时,主要采用就近原则或者应急点优先级原则建立调度决策模型,基于就近原则的调度模型能够保证每一阶段应急资源都从最近的救援点送达各应急点,但它无法权衡不同应急点的严重程度;基于优先级原则的调度模型按照不同应急点的严重程度划分优先级,首先保证优先级高的应急点需求得到满足,但该模型弱化了应急资源调度过程中最重要的时间因素,而且不同应急资源在不同应急点所能发挥的效用是不同的,仅考虑应急点本身的优先级往往是不够的。与此同时,大多数调度模型都是建立在静态需求的基础上,在分别确定每个应急点对每种资源的固定需求量后,进行单阶段资源调配,它忽略了应急资源需求的动态变化特性和在应急资源短缺情况下应急点对资源的竞争关系,可能会导致应急资源分配的局部过剩或者局部短缺,从而使系统的总损失由于应急调度决策失误而达不到最优值。因此,本文在总结了前人研究成果的基础上,结合各类应急资源调度模型的优点并针对现有模型中某些细节的缺失,对多应急点的铁路应急资源动态多阶段调度决策模型进行深入研究。首先,通过对铁路应急资源需求特点的分析,引入模糊综合评判法建立铁路应急资源需求紧急度评价模型,由此计算出多个应急点对应急资源需求紧急度的具体数值,作为铁路应急资源动态多阶段调度模型中区分不同应急资源需求效用价值的重要参数;继铁路应急资源需求紧急度评价之后,针对铁路这个庞大而复杂的系统进行应急资源调度模型的特征分析,结合就近调度原则和优先级调度原则的优点,在传统静态模型的基础上加入动态需求函数,用应急点对资源缺少量的时间累积来刻画系统损失,并且考虑应急资源调度过程中应急资源需求的紧急度和运力限制,采用博弈理论,将多应急点的资源调度描述为一个多阶段非合作博弈过程,以系统总损失最小为目标建立了多应急点—多救援点—多资源的铁路应急资源动态多阶段调度非合作博弈模型;此后,为了满足铁路应急决策时间紧迫性的要求,进一步加快模型的求解速度,设计了适用于铁路应急资源动态多阶段调度模型求解的改进布谷鸟搜索算法,并在MATLAB环境中,采用该算法对模拟的铁路应急资源动态多阶段调度具体算例进行求解,验证了模型的可行性与算法的优越性。最后,在Visual Studio 2010环境下,采用SQL Server进行数据库管理,并通过MATLAB与Visual Basic混合编程的方式实现铁路应急资源动态多阶段调度决策模型在铁路应急资源调度系统中的应用。该系统较好的完成了对相关算法下的铁路应急资源动态多阶段调度模型的快速准确计算。
【关键词】：铁路应急资源 动态需求 多阶段调度模型 博弈理论 改进布谷鸟搜索算法
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U298
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12
• 1.3 该领域存在的问题12-13
• 1.4 本文研究的主要内容13-15
• 2 铁路应急资源需求紧急度评价15-27
• 2.1 应急资源需求紧急度评价的必要性15-16
• 2.2 应急资源需求紧急度研究现状分析16
• 2.3 需求紧急度评价相关理论基础16-19
• 2.3.1 模糊综合评判方法概述16-18
• 2.3.2 层次分析法概述18-19
• 2.4 基于模糊综合评判的铁路应急资源需求紧急度评价19-26
• 2.4.1 铁路应急资源需求紧急度的影响因素体系的建立19-21
• 2.4.2 层次分析法确定影响因素权重21-24
• 2.4.3 铁路应急资源需求紧急度评判集的确定24
• 2.4.4 单因素评判矩阵的构建24-25
• 2.4.5 铁路应急资源需求紧急度的模糊综合评判25-26
• 2.5 小结26-27
• 3 铁路应急资源动态多阶段调度决策模型建立27-43
• 3.1 模型现状分析27-29
• 3.2 建模博弈理论基础29-31
• 3.2.1 博弈论的基本类型划分及均衡30
• 3.2.2 博弈论的一般描述30-31
• 3.3 基于非合作博弈的铁路应急资源动态多阶段调度模型31-39
• 3.3.1 模型假设32
• 3.3.2 模型建立32-39
• 3.4 模型对比39-42
• 3.5 小结42-43
• 4 基于改进布谷鸟搜索算法的模型求解及算例分析43-61
• 4.1 标准布谷鸟搜索算法43-46
• 4.1.1 标准布谷鸟搜索算法基本原理43-44
• 4.1.2 标准布谷鸟搜索算法基本流程44-46
• 4.2 改进布谷鸟搜索算法46-49
• 4.2.1 混沌初始化种群46-47
• 4.2.2 自适应步长调整策略47-48
• 4.2.3 非均匀变异算子48-49
• 4.3 改进布谷鸟搜索算法求解动态多阶段调度决策模型49-51
• 4.4 算例分析51-60
• 4.4.1 输入数据的确定52-57
• 4.4.2 算例结果及分析57-60
• 4.5 小结60-61
• 5 动态多阶段调度决策模型在铁路应急资源调度系统中的应用61-72
• 5.1 系统总体构架设计61-63
• 5.2 数据库总体设计63-65
• 5.2.1 铁路应急资源调度系统数据库E-R模型设计63-64
• 5.2.2 铁路应急资源调度系统数据库表设计64-65
• 5.3 系统实现65-71
• 5.3.1 系统开发工具65-66
• 5.3.2 系统编程实现66
• 5.3.3 系统界面实现66-71
• 5.4 小结71-72
• 结论72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 攻读学位期间的研究成果78

【参考文献】

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1 陈雷雷;王海燕;;大规模突发事件中基于满意度的应急物资优化调度模型[J];中国安全科学学报;2010年05期

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本文编号：943176