公路救援汽车资源需求估测及配置问题的研究

1绪论

1.1研究背景
我国高速公路在近几年里程增长较快，2012年底总里程超过9.6万公里，稳居世界第二位⑴。越来越多的车辆驶入高速公路，使得事故时常发生，而且由于车辆行驶较快，事故后果极其严重，仅2012年高速公路就有8896例交通事故，死亡6144人，直接经济损失达3.42亿元[2]。而且高速公路上的事故较多出现车毁人亡的惨剧，更严重时甚至产生衍生事故和连环追尾事故。这类事故危害程度一般是普通道路的几倍、乃至几十倍危害着高速公路驾乘人员的生命安全和国家财产安全。交通事故在发生的时候，不但危害公私财产安全，而且易造成道路拥堵，对正常交通运行造成一定的影响。对于高速公路交通事故的严重危害，应急救援工作显得尤为重要。针对高速公路事故损失严重、交通影响较大的特点，较快地处理事故是降低损失和交通影响的保证。为此高速公路管理局在公路沿线配置了不同种类的应急车辆资源以便救援部门开展应急救援工作，主要有交警巡逻车、医疗救护车、清障车、清扫车。导致资源配置不足或是使用效率较低；配置资源的数量和位置不合理，导致救援车辆不能及时到达事故点；此外，高速公路应急人员整体的专业水平不高和资源的不完备，都是制约高速公路高效应急管理的原因。美、德、日等发达国家在高速公路的应急管理问题上一直走在世界前列，这些发达国家的救援资源丰富、高级，救援决策较快，而且救援技术也有了广泛的应用。更重要的是，在应急预警、应急响应、资源调度、响应恢复等方面，发达国家的应急管理已从一般的地面救援发展为多个部门联合处理事故的陆地、空中三维立体救援体系[8]。由此可见，我国高速公路救援工作还做的远远不够，与发达国家存在明显差距。
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1.2国内外研究现状
在应急资源实时需求方面，国内外学者做了较多研究，其中，Taskiri[2G]等人通过预测厢风来帮助决策者决定强制疏散是否开始，以及紧急疏散位置救援物资的数量和分布等问题。使用贝叶斯预测模型处理热带气旋信息，根据飓风轨迹决策物资供应需求。1086[21]等人对灾难后的资源需求进行了定量研宄，通过对参与卡特里娜飓风的急救人员釆集数据，来统计他们的资源需求和实时处理情况，然后用ARIMA模型进行需求预测。同时，国内学者宋晓宇[22]等改变原始数据序列使其满足指数增长规律，从而改进了GMG，1)模型，用改进模型预测受灾点帐篷在6个周期内的需求量，结果表明该改进模型提高了预测精度。郭金芬[23]等人结合影响地霞伤亡人数的指标，运用神经网络预测灾后伤亡人数，最后对灾区的应急资源需求量进行估算。综上可以看出，在应急资源储备需求方面，国外学者多采用风险评估和仿真分析的方法进行研宄，国内学者通过分析风险因素，釆用案例推理等理论进行研究；在应急资源实时需求研究中，国外学者的研究多建立在统计数据或是仿真模型的基础上，釆用贝叶斯、滑动平均模型等方法对资源需求进行预测，已经将预测的结果应用于实际，可见国外对灾害应急资源的预测研究己经趋于成熟。国内学者釆用灰色模型、案例推理，BP神经网络等方法对应急资源需求量进行了预测，国内学者对资源需求的研究仍处于理论阶段。经过查阅大量文献，高速公路的资源储备需求预测研宄仍较少，国内外学者在自然灾害应急资源需求预测中运用的理论和方法对高速公路救援资源需求预测的研究具有很重要的借鉴价值。
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2高速公路应急车辆资源需求与量化分析

2.1高速公路应急需求
高速公路配置应急资源的核心任务就是处理交通事故，保证救援的时效性和效率。根据表现形式可以将交通事故分为：车辆损坏、交通拥堵、人员伤亡、火灾、危险化学品泄漏等事故。我国绝大部分高速公路应急管理的主要部门是高速公路管理公司，与其协同进行应急救援的部门资源有交警、医护、消防、路政、养护、清障等，这些部门分别派人，在救援中心联合办公，提供全天候服务。一般情况下，交通事故的处理过程主要包括发现事故、事故信息收集与确认、应急调度、事故处理、道路恢复。如图2-1所示，事故发生后，高速公路监控中心发现和收集事故信息。监控中心确认事故信息后，将事故地点、事故类型、事故严重程度信息等告知应急救援中心。由应急救援中心指挥协调各部门调度应急资源，通知下属的医疗、消防、清障等部门调遣资源前往事故地点，联合处置事故造成的人员伤亡、财产损失、等影响。
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2.2高速公路应急车辆资源及量化分析
应急车辆资源作为现代化的交通工具，具有快捷、便利的功能。在交通事故发生后，救援人员往往驾驶应急车辆前往事故地点完成救援任务，车辆资源在提高救援效率和保障交通通畅过程中发挥着巨大的作用。根据部门分工和资源的用途可以知道，常用应急车辆有：巡逻车、清障车、清扫车、医疗车和消防车。巡逻车是交警、路政进行日常巡逻的主要车辆，日常巡逻可以监督进路上驾驶员危害公共安全的驾驶行为，更可以及时发现事故隐患或交通事故。琪故发生时，监控中心收到事故信息并通知交警，交警利用巡逻车第一时间赶到现场进行现场交通指挥和事故处理等工作，路政利用巡逻车对事故评估路产损火等工作。在确定应急资源数量的研宄中，主要分为物资储备中心的资源需求数量和突发事件的资源需求数量，通常我们称之为事故发生前的资源配置和事故发生后的资源调度。前者更倾向于宏观配置应急资源，主要为应对突发事件做准备，通过储备一定数量的应急资源，达到资源的高效利用；后者更倾向于资源调度，即当事故发生的时候，根据事故点对应急资源的数量需求，从不同救援站向事故位置调度应急资源。

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3高速公路应急车辆资源需求预测......... 23
3.1需求预测方法对比分析与确定......... 23
3.2基于案例推理的应急车辆资源需求预测......... 24
3.3基于差异系数的改进型案例推理方法......... 32
3.4案例验证与分析 .........34
3.4.1危险源指标......... 34
3.4.2差异系数修正效泶验证......... 36
4高速公路应急车辆资源配置建模与求解......... 41
4.1应急车辆资源配罝问题描述......... 41
4.2建立应急车辆资源配置模型......... 42
5基于GZA案例的应总车辆资源预测......... 57
5.1应急车辆资源需求预测......... 57
5.2应急车辆资源优化配置 .........59

5基于GZA案例的应急车辆资源需求预测与配置

5.1应急车辆资源需求预测
救援站所配置的应急资源执行救援任务首先保障最近救援点，以达到救援效率最高。由于救援站2出救平均时间最短，救援位置较好，且覆盖路段危险程度较高，所以救援站2救援任务较重，配置的巡逻车和清障车较多，这验证了资源配置模型可以满足时间效率和救援任务需求。救援站1配置的2辆消防车主要负责大桥火灾救援，而救援站2和救援站3主要负责危险程度较高的隧道的火灾救援。这比较符合就近原则，也符合危险路段分配较多的应急资源。由于医疗车和清扫车的稀缺性，每辆医疗车主要负责就近路段的医疗救援任务；清扫车在救援站2配置两辆，在救援站1、3各配置一辆，可以保证桥梁和随道的快速清扫工作，这也比较符合救援效率要求。
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结论

随着我国高速公路的快速发展，高速公路的安全问题受到越来越多的重视，应急车辆资源作为高速公路运营单位主要的救援资源，在排除安全隐患、疏导和移除受损车辆、救援受伤人员、保障道路畅通和修复路产损失等方面发挥着巨大的作用。本文从应急救援流程出发，分析高速公路应急车辆的资源需求，并研宄资源需求的量化方法；将改进型案例推理与应急车辆需求影响因素相结合，有效预测案例的应急车辆资源需求；釆用数学规划中的目标约束优化方法建立资源配置模型，结合粒子群优化算法求解了高速公路应急车辆资源的合理配置。论文的主要研究结论和成果如下：
(1)基于事故年报和事故致因理论，在车、路、环境、附属设施四个方面分析高速公路交通安全的影响因素，建立道路事故危险源指标体系。通过研宄资源需求案例库的组成结构，基于AHP的案例推理模型创新性的将危险源指标与应急车辆资源需求相结合并进行需求预测。
(2)为了提高案例推理的预测效果和精度，针对案例推理预测解空间调整的困难和不足，提出案例危险指数和案例之间的差异系数，用于修正案例推理预测结果，实例验证了差异系数较好的修正效果。
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参考文献（略）