地震灾害应急物资多周期分配优化模型研究
发布时间：2021-11-13 02:52
近年来,全球各地地震灾害频繁发生,对社会经济发展和人民生产生活造成了严重的影响,同时也对灾害应急管理工作提出了新的挑战。灾后应急救援的根本目的在于最大程度地降低灾区人员伤亡和社会经济损失,而在救援过程中,物资救援是满足灾区灾民生存需求与恢复发展的关键。科学高效与公平合理的应急物资分配方案有助于提高应急救援成效,不适当的分配方案可能给灾区造成二次伤害,加重灾区人员伤亡和财产损失程度。因此,地震灾害发生后,如何科学高效与公平合理地开展应急物资分配工作是目前应急管理领域亟待解决的重要研究问题。然而,现有的应急物资分配研究主要围绕应急物资的单周期分配展开,忽略了现实应急救援物资分配是一个持续的多周期过程,很少考虑不同应急周期之间物资供给与需求的动态变化;在物资分配优化的目标方面,现有研究多以时间、成本等体现效率或满意度等体现公平的单一因素为目标,忽略了实际大规模灾害应急救援物资分配决策需要综合考虑兼顾效率与公平的实际情况;同时,多数研究基于完备灾情信息展开,对实际应急救援环境存在的模糊随机信息与路网受损等不确定因素对物资分配产生的影响考虑不足;最后,以往属地管理原则下形成的应急物资分配方案容易...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于二级节点网络的应急物资多周期分配优化问题Figure3-1Themulti-periodemergencymaterialallocationbasedontwo-levelnodenetwork
第3章基于确定性供需信息的应急物资多周期分配优化模型-41-根据公式（3-1），取参数=0.05，令物资短缺量取值从0到100，可以得到物资短缺的非线性效用损失函数，如图3-2所示。该图反映了灾区的物资短缺与其所产生的负效用损失之间的关系，受灾点由于物资短缺所面临的负效用损失，随着物资短缺的增加而不断增大。如果以毛毯的分配为例，在某一给定周期内，当某一受灾点的物资短缺量为总需求的20%时，所产生的负效用损失仅为34，表明该受灾点的物资短缺量相对较小，受灾点能够获得绝大多数的所需物资，即该受灾点内可能除了健康体魄的受灾者以外其他受灾者均可以获得毛毯，因而该受灾点仅会由于毛毯短缺遭受较小的负效用损失；而当短缺量达到80%时，所对应的负效用损失为1072（提高30倍以上），则表明其仅可以获得极小部分的所需物资，意味着一部分急需物资的受灾者（如老人或儿童）可能都无法获得毛毯，进而使该受灾点可能面临由于物资短缺而产生的巨大负效用损失。图3-2物资短缺的非线性效用损失函数Figure3-2Illustrationofdisutilityovershortfalls根据以上分析，基于救援—受灾二级节点网络的应急物资多周期分配优化模型构建如下：（1）目标函数：1miniqriqriIqQrRZfp=（3-2）2minijrijrijqrijqriIjJrRiIjJqQrRZUsVx=+（3-3）（2）约束条件：ijqriqriq,r1jJxXp+iI,qQ,rR（3-4）
第3章基于确定性供需信息的应急物资多周期分配优化模型-43-时，可用函数在b点的切线作为函数的近似线，如图3-3所示。函数()f(b)+f(bxL)(xb)即称为函数f在b点的线性近似或切线近似[213]。图3-3线性近似Figure3-3Linearapproximation基于以上分析，在求解本节所构建的应急物资多周期分配优化模型过程中，对于每个受灾点i、物资q和周期r，选择一组效用函数的近似“切点”iqrB，例如，0,50,250,1000iqrB=，iI,qQ,rR。在此引入一个新变量iqr表示效用函数的值，进而可以用新的目标函数替换原非线性目标函数（3-2），即：1miniqriIqQrRZ=（3-11）此时只需在原约束条件基础上，添加如下一个约束：()()()iqriqrfg+fgpg,,,iqriIqQrRgB（3-12）（2）多目标转化在实际多周期应急物资分配过程中，物资分配的效率与公平同样重要，只有兼顾二者，才能使应急救援达到良好的预期效果。因此，本章设1和2分别为目标函数（3-11）和（3-3）的期望权重，使12=。同时，设*1Z和*2Z分别为规范化后目标函数（3-11）和（3-3）的相应表达式，1Z和1Z+以及2Z和2Z+为分别只有目标函数（3-11）和（3-3）情况下的最小值和最大值，进而可将多目标函数转化为如下形式：**1122minZ=Z+Z（3-13）其中：()()*++11111ZZZZZ=（3-14）()()*++22222ZZZZZ=（3-15）
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑震后道路可靠性的多目标应急调度问题研究[J]. 李巧茹,范忠国,田晓勇,王京京,崔洪军. 信息与控制. 2019(03)
[2]考虑凸形障碍的应急设施选址与资源分配决策研究[J]. 于冬梅,高雷阜,赵世杰. 系统工程理论与实践. 2019(05)
[3]基于节点综合权值的电力应急物资调度模型研究[J]. 侯慧,耿浩,肖祥,黄勇,于士文,俞菊芳,唐金锐. 电力系统保护与控制. 2019(08)
[4]震后考虑道路损毁的应急物资分配-运输模型[J]. 张乃平,许剑航,吕伟,刘丹. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2019(02)
[5]面向双目标应急物资调度的改进差分进化算法[J]. 宋晓宇,张明茜,常春光,赵明. 信息与控制. 2019(01)
[6]考虑区域异质性的应急物资选址-分配优化[J]. 朱莉,丁家兰,计梦婷. 系统管理学报. 2018(06)
[7]应急车辆分配与应急物资配送的集成决策[J]. 王莉,周鲜成,赵志学,刘利枚,余伶俐. 中南大学学报(自然科学版). 2018(11)
[8]资源约束应急救援多模式项目反应性调度优化[J]. 崔晓,何正文,王能民. 工业工程与管理. 2018(05)
[9]基于梯形Vague集熵权法的煤矿应急救援能力评价研究[J]. 杨悦,杨丹,陈孝国,王存权,张红芬. 灾害学. 2018(03)
[10]公平与效率权衡的双目标应急物资分配模型[J]. 付江月,陈刚. 系统工程. 2018(06)
本文编号：3492167
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：184 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于二级节点网络的应急物资多周期分配优化问题Figure3-1Themulti-periodemergencymaterialallocationbasedontwo-levelnodenetwork
第3章基于确定性供需信息的应急物资多周期分配优化模型-41-根据公式（3-1），取参数=0.05，令物资短缺量取值从0到100，可以得到物资短缺的非线性效用损失函数，如图3-2所示。该图反映了灾区的物资短缺与其所产生的负效用损失之间的关系，受灾点由于物资短缺所面临的负效用损失，随着物资短缺的增加而不断增大。如果以毛毯的分配为例，在某一给定周期内，当某一受灾点的物资短缺量为总需求的20%时，所产生的负效用损失仅为34，表明该受灾点的物资短缺量相对较小，受灾点能够获得绝大多数的所需物资，即该受灾点内可能除了健康体魄的受灾者以外其他受灾者均可以获得毛毯，因而该受灾点仅会由于毛毯短缺遭受较小的负效用损失；而当短缺量达到80%时，所对应的负效用损失为1072（提高30倍以上），则表明其仅可以获得极小部分的所需物资，意味着一部分急需物资的受灾者（如老人或儿童）可能都无法获得毛毯，进而使该受灾点可能面临由于物资短缺而产生的巨大负效用损失。图3-2物资短缺的非线性效用损失函数Figure3-2Illustrationofdisutilityovershortfalls根据以上分析，基于救援—受灾二级节点网络的应急物资多周期分配优化模型构建如下：（1）目标函数：1miniqriqriIqQrRZfp=（3-2）2minijrijrijqrijqriIjJrRiIjJqQrRZUsVx=+（3-3）（2）约束条件：ijqriqriq,r1jJxXp+iI,qQ,rR（3-4）
第3章基于确定性供需信息的应急物资多周期分配优化模型-43-时，可用函数在b点的切线作为函数的近似线，如图3-3所示。函数()f(b)+f(bxL)(xb)即称为函数f在b点的线性近似或切线近似[213]。图3-3线性近似Figure3-3Linearapproximation基于以上分析，在求解本节所构建的应急物资多周期分配优化模型过程中，对于每个受灾点i、物资q和周期r，选择一组效用函数的近似“切点”iqrB，例如，0,50,250,1000iqrB=，iI,qQ,rR。在此引入一个新变量iqr表示效用函数的值，进而可以用新的目标函数替换原非线性目标函数（3-2），即：1miniqriIqQrRZ=（3-11）此时只需在原约束条件基础上，添加如下一个约束：()()()iqriqrfg+fgpg,,,iqriIqQrRgB（3-12）（2）多目标转化在实际多周期应急物资分配过程中，物资分配的效率与公平同样重要，只有兼顾二者，才能使应急救援达到良好的预期效果。因此，本章设1和2分别为目标函数（3-11）和（3-3）的期望权重，使12=。同时，设*1Z和*2Z分别为规范化后目标函数（3-11）和（3-3）的相应表达式，1Z和1Z+以及2Z和2Z+为分别只有目标函数（3-11）和（3-3）情况下的最小值和最大值，进而可将多目标函数转化为如下形式：**1122minZ=Z+Z（3-13）其中：()()*++11111ZZZZZ=（3-14）()()*++22222ZZZZZ=（3-15）
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑震后道路可靠性的多目标应急调度问题研究[J]. 李巧茹,范忠国,田晓勇,王京京,崔洪军. 信息与控制. 2019(03)
[2]考虑凸形障碍的应急设施选址与资源分配决策研究[J]. 于冬梅,高雷阜,赵世杰. 系统工程理论与实践. 2019(05)
[3]基于节点综合权值的电力应急物资调度模型研究[J]. 侯慧,耿浩,肖祥,黄勇,于士文,俞菊芳,唐金锐. 电力系统保护与控制. 2019(08)
[4]震后考虑道路损毁的应急物资分配-运输模型[J]. 张乃平,许剑航,吕伟,刘丹. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2019(02)
[5]面向双目标应急物资调度的改进差分进化算法[J]. 宋晓宇,张明茜,常春光,赵明. 信息与控制. 2019(01)
[6]考虑区域异质性的应急物资选址-分配优化[J]. 朱莉,丁家兰,计梦婷. 系统管理学报. 2018(06)
[7]应急车辆分配与应急物资配送的集成决策[J]. 王莉,周鲜成,赵志学,刘利枚,余伶俐. 中南大学学报(自然科学版). 2018(11)
[8]资源约束应急救援多模式项目反应性调度优化[J]. 崔晓,何正文,王能民. 工业工程与管理. 2018(05)
[9]基于梯形Vague集熵权法的煤矿应急救援能力评价研究[J]. 杨悦,杨丹,陈孝国,王存权,张红芬. 灾害学. 2018(03)
[10]公平与效率权衡的双目标应急物资分配模型[J]. 付江月,陈刚. 系统工程. 2018(06)
本文编号：3492167
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