突发事件下多目标应急物资配送优化研究

发布时间：2020-07-28 17:44

【摘要】：近年来,自然灾害与人为灾害等内的突发事件成为危害人类安全的主要因素。突发事件发生之后,有效地进行安排救灾工作可以降低受灾程度,减少人员伤亡。其中应急物资调度是救援工作的核心。根据受灾程度不同、时间与资金以及其他资源稀缺程度等,决策人员需要考虑不同的应急物资配送目标,如物资配送时间、系统成本、需求满足率与公平性等。因此需要对应急物资调度工作进行统筹规划、科学决策。根据应急物资配送时间跨度不同,将多目标应急物资配送分为单周期应急物资配送与多周期应急物资配送。考虑相关变量与参数的静态与动态变化,应急物资配送分为静态应急物资配送与动态应急物资配送。另外根据应急调度决策问题不同,本章多目标应急物资配送分为应急物资配送车辆路径问题与应急物资配送选址-路径问题。首先研究了基于多目标的单周期静态应急物资配送车辆路径问题。即允许拆分配送下,考虑模糊需求,流量均衡与容量约束,道路受损等特点,以“公平”为原则,建立了双目标开放式车辆路径问题混合整数规划模型。其中应急物资调度“公平性”从配送时间的公平性与配送量的公平性两个角度来考虑,即双目标应急物资配送。此两个指标既确保快速响应应急物资需求,又尽可能地改善受灾点应急物资需求满足率的均衡性。对需求参数去模糊化后采用基于快速排序的差分算法求解,并以雅安地震为例验证了模型和算法的有效性。其次研究了多目标单周期静态应急物资配送选址-路径问题。具体来说是以配送时间、成本与可靠性作为目标,允许拆分配送的开放式选址-路径问题。该问题是传统选址-路径问题的扩展。其一为满足灾后应急物资大量需求,考虑拆分配送方式；其二,考虑到突发事件发生后路网的不确定性,当前配送中心在下次配送任务中或许已不再适用。因此车辆完成配送任务后等待下次配送任务不再返回原出发配送中心,即开放式应急物资配送。并对基于快速非劣解排序的遗传算法与基于非劣解排序的差分算法做相应改进以求解该问题。最后以汶川地震为例验证模型和算法的实用性。再次研究了多目标单周期动态应急物资配送车辆路径问题。高度动态性是突发事件发生受灾区域的主要特征。建立了考虑公平性的动态应急物资配送双目标选址-路径问题模型。为了验证模型有效性,受灾点动态需求信息通过估计得知,道路运输状况根据次生灾害以及维修安排估计。由于灾害发生后,信息连续变化,不能通过最初的估计来预测较长时间内的应急物资需求以及道路状况,因此,规划期较短,为所有车辆完成一次配送的时间,即单周期。实现应急物资动态配送中信息更新,对基于非劣解排序的遗传算法以及基于非劣解排序的差分算法进行了改进,并以汶川地震作为算例验证模型及算法的有效性。最后研究了模糊需求下考虑多目标的多周期动态应急物资配送选址-车辆路径问题。将单次应急物资配送完成时间作为一个时间段,根据配送计划将应急救援期划分为若干时间段。根据各个时间间隔顺序设置不同的配送优化目标。在允许拆分配送下,考虑模糊需求,流量均衡与容量约束,建立了多目标多周期开放式车辆路径问题混合整数规划模型。去模糊化后,采用差分算法优化各个周期应急物资配送,并以雅安地震为例,验证多周期动态应急物资配送车辆路径问题的实用性。以上突发事件后多目标应急物资配送优化问题及算法研究,可以丰富应急管理方法,为应急决策人员科学管理、优化决策提供依据。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F252

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