大规模多阶段城市应急设备分配问题研究.pdf

摘要

摘要

应急物资分配与调度问题是灾害救援领域中的难点问题，尤其是在现代

道路建筑呈现出不同以往的特征下，应急分配问题需要考虑的方面越来越多。

本文研究的大规模多阶段应急设备分配问题首先着眼于大规模灾难所带

来的复杂应急场景上，将研究焦点集中于应急设备分配上，考虑不同类型设

备的相互配合救援。当多类型设备参与救援时，由于设备本身的特性，救援动

作有所差异，有些设备在救援完成后需要返回原点，有些设备则可以直接前

往下一个受灾点，因此需要对应急设备进行分类。此外，多类型设备的联合本

身就暗含着救援关系的密切，本文仅考虑一种救援关系，将其定义为“同步救

援”，也就是对同一受灾点，救援动作开始于最后一个到达该点的设备。由于

城市内部救援设施能力的限制，大规模灾难的救援需求往往不能在一个阶段

被处理完，故多阶段救援被考虑进这个问题。当把救援关系与多阶段救援考

虑进城市应急设备分配问题时，各个阶段难以避免的会出现部分未得到分配

指令的设备。这些未得到分配指令的设备是应该立即决策前往后面阶段的受

灾点（提前决策原则），还是在原地等待下一阶段的分配决策再前往下一受灾

点（等待分配原则），设备的抉择也应该被考虑进分配问题中。

以上情形发生在我们所研究的城市救援背景中，城市道路交通状况对救

援的影响不容忽视。对道路交通状况的考虑本文从受灾点的性质出发。随着

私有小汽车家庭保有量逐年提高，建设于二十世纪的老旧居民小区产生了一

系列诸如停车位不足，乱停乱放导致交通堵塞，路网规划不合理等问题，这些

问题往往会加大应急救援的难度。针对以上问题，本文构建出提前决策模型

和等待分配模型，以系统内受灾点重要度乘以其获救时刻的总和最小（重要

度模型）及系统内设备总等待时间最小（等待时间最小模型）为目标。

对于以上多类型应急设备分配问题的求解往往以优化算法为主，本文使

用遗传算法进行算例分析，结果显示：在同步救援背景下，在目标函数相同

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大规模多阶段城市应急设备组分配问题研究

时，无论是考虑系统最晚获救时刻、受灾点平均获救时刻、先获救受灾点比例

还是系统内设备的有效利用率，提前决策均能带来更好的结果；在决策原则

相同时，考虑系统内设备的等待时间最短时能使得大多数受灾点更先得到救

援，考虑系统内受灾点重要度乘以其获救时刻的总和最小时能使得整体受灾

点的平均获救时刻更短。独立救援与同步救援对比发现，独立救援下各受灾

点的获救时刻会明显早于同步救援下的获救时刻。关于道路交通条件的影响，

提前决策原则下，系统内受灾点的整体获救时刻和设备等待时间均会随着圆

形区域的扩大而增大，如果分散到多个区域，各个模型的目标函数均会随着

分散程度的增大而增大，

本文从应急设备的特性与受灾点的特性对应急设备分配问题进行研究，

丰富了灾难应急救援的研究内容，也有助于应急救援工作更多地从设备本身

特性、灾难特性、需求点特性等方面出发考虑。

关键词：多类型应急设备分配；多阶段；同步救援；遗传算法

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Abstract

Abstract

Thedistributionanddispatchingofemergencymaterialsisadifficultproblem

inthedistributionofdisasterrelief,especiallyinthemodernroadconstruction

presentsdifferentcharacteristics,moreandmoreaspectsofemergencydistribution

needtobeconsidered.

Inthispaper,wefocusonthecomplexemerg