通行受限下需求可拆分的应急物资卡车-多无人机协同配送路径优化

研究通行受限情景下需求可拆分的应急物资卡车-多无人机协同配送路径优化问题,综合考虑灾区路网状况、卡车可途中发射/接受无人机、无人机单次起飞可配送多个需求点、需求可拆分等因素,以应急物资配送任务完成时间最短为目标,构建卡车-多无人机协同配送路径优化模型.根据问题与模型特征设计一种改进蚁群算法求解.实验结果表明:文章方法能合理分配卡车与无人机的配送任务,科学规划通行受限情景下需求可拆分的应急物资卡车-多无人机协同配送路径;卡车途中发射/接收无人机方式能有效缩短无人机飞行距离,减少卡车与无人机的协同时间,缩短通行受限情景下的应急物资配送时间,具有可行性、合理性与有效性.     

震后应急物流设施不确定失效情景下的LRP研究

针对震后应急物流设施不确定失效情景下的定位-路径问题,综合考虑灾区路网存在部分损毁、应急物资多方式配送与运达时间限制等因素,以应急物流设施最坏失效情景下的需求点覆盖期望最大、应急物资总配送时间最短为目标,采用情景建模方法构建多目标定位-路径问题的数学模型,并根据模型特点设计基于分层序列法的两阶段混合启发式求解算法,第一阶段设计改进贪婪算法进行应急物流设施定位分配,第二阶段采用蚁群算法优化应急物资配送路线。最后,通过算例验证了本文模型和算法的可行性与有效性。     

考虑道路可靠性的突发事件资源配送路线优化模型与算法

针对突发事件后道路网络的不确定性,定义了物资配送路线的风险度量值,然后建立考虑道路风险性的物资配送的优化模型以给出最优的路线安排方案,设计了基于禁忌搜索的模型求解算法,以某城市地震灾难后应急资源配送案例进行模型仿真.模型与算法的研究对于突发事件不确定道路网络下应急资源的配送决策具有很好的指导意义和实际意义.     

疫区应急物资供应的卡车-无人机动态协同配送路径优化

研究传染性公共卫生事件发生后疫区的应急物资供应问题,为避免传染,对中高风险疫区采用“无接触式”的无人机配送方式、低风险疫区采用卡车配送方式,在此基础上设计疫区应急物资供应的卡车-无人机动态协同配送模式.综合考虑疫区风险级别、无人机容量、飞行距离、卡车容量等因素,以应急物资总配送时间最短为目标,构建卡车-无人机动态协同配送路径规划模型,并设计一种自适应遗传算法求解.实验结果表明:文章方法能在非常短的时间内求解出符合决策者目标的卡车-无人机动态协同路径规划方案,有效缩短应急物资总配送时间,能为政府部门在重大传染性公共卫生事件下的应急物资配送提供决策参考.     

震后初期应急物资短缺情景下的定位-路径问题研究

基于公平视角研究震后初期灾区应急物资短缺情景下的定位-路径问题(location-routing problem,LRP),综合考虑灾害级别、灾区应急路网不同程度损毁、需求点易损性与车辆随机行驶时间等因素,以单个需求点的最大损失最小作为应急物资分配的公平性衡量指标、以总配送时间最短作为应急物资配送的效率性衡量指标,在此基础上构建双目标LRP模型,并基于分层序列法思想设计一种二阶段混合启发式求解算法。最后,采用汶川地震之后的帐篷配送数据验证本文方法公平性与效率性兼顾。     

多储备点多品种应急物资配送的多目标优化模型

应急救援的社会化、应急物资需求的多样性、应急物资需求和补给的时变性,对应急物流的配送调度提出了挑战.应急物流的紧急性要求最大程度保障受灾点的物资供应;在经济上则要求应急物流的成本最小化.通过将时间离散化为阶段序列,在应急物资需求和补给是可预测的情况下,建立一个多储备点、多物资品种、单受灾点的应急物资配送的多目标优化模型,来最小化应急物资短缺次数和运输成本.仿真实例表明,该模型可以通过优化引擎快速求解,能够发现导致短缺的应急物资品种和加强供应补给的时间区间.     

化工园区应急设施区间规划选址模型研究

应急设施选址受应急物资需求量的影响。为优化应急设施选址布局,提高突发事件应急处置能力,以化工园区突发事件为研究背景,对化工园区突发事故下应急设施选址进行研究。考虑到化工园区突发事件的随机性和复杂性、突发事件应急物资需求的不确定性等特点,以应急设施选址安全性最大、经济性和服务效益最好为目标,基于传统确定性应急设施选址模型,构建了不确定需求条件下化工园区应急设施选址区间规划数学模型。模型中应急物资需求量是一个区间值,通过引入区间规划理论和模糊理论对模型进行求解,不仅避免了不确定参数随机概率分布的波动率,而且也降低了模型求解过程中的不确定性。最后,以园区各企业潜在事故为工程背景进行实例分析,得到园区应急设施的布局方案。结果表明,模型的求解效果较好,可为园区应急设施选址决策提供参考依据。     

区域二级应急救援系统多救援点协同策略研究

主要研究在需求不确定的救援环境下,由一个区域救援总站和多个地方救援点组成的二级应急救援系统多种救援物资协同共享问题.各地方救援点对救援物资的需求为随机模糊变量,当某一地方救援点救援物资不足时,可以通过不同的协同方式进行应急补库,所有应急补库方式均考虑了地方救援点的优先级.据此建立了在一定服务满足率条件下以救援时间最短为目标函数的模型,结合随机模糊变量模拟和PSO、PSO-SA算法对模型进行了求解.最后对各种协同方式进行了对比并分析了相关变量的敏感性.结果表明:允许完全转运的协同共享方式能有效地缩短救援时间.     

突发事件下应急物资多目标优化调度模型与算法研究：以新冠肺炎疫情为例

突发事件下应急物资调度具有高度不确定性与动态性,应急物资跨区域调度计划能否科学合理制定对应急救援的有效开展具有重要影响。以武汉市新冠肺炎疫情为例,考虑应急物资跨区域调配的时效差异、地域分散以及资金消耗等要素,建立多周期下包含软硬需求时间窗约束的多物资品种、运输方式的跨区域三级动态物资调度网络模型,并设计一种带变异操作的动态变惯性权重自适应粒子群算法(VDCWPSO),利用疫情算例验证该算法的有效性和可行性。研究结果表明,在保障应急物资供应时效性、公平性、经济性原则下,物资跨区域调度可以缓解资源严重短缺状况、提高医用物资利用率,研究可为突发事件下应急物资调度计划的制定与动态调整提供决策支持。     

京津冀协同应对自然灾害应急资源配置优化研究

京津冀协同发展已成为国家战略。京津冀区县毗邻,在灾害分布上具有临近相似性和区域差异性的特点。本文从整合京津冀地区应急资源、协同应对突发事件的角度出发,提出了京津冀地区统筹规划下区域协同应对自然灾害的新模式。本文以京津冀地区应急物资保障的经济性和物资分配的公平性为目标,建立了多阶段、多灾种的京津冀协同应对自然灾害应急资源配置的多目标规划模型,在此基础上设计了一种多目标免疫算法。结合京津冀地区自然灾害发生的情景概率,验证了模型的科学性与算法的有效性,为京津冀地区乃至世界城市群协同应对应急资源的优化配置提供理论指导与科学的决策。     

水上重大溢油事故围油栏协同调度方法研究

针对水上重大溢油事故,围控作业对围油栏调运数量和应急限制期的要求极高,为了尽可能提高待围控区域的应急调度效果,需要组织责任区间内各应急反应基地进行围油栏协同调度。文章将受溢油污染威胁区域划分为有限个待围控区域,分别计算各待围控区域的重要度权重、围油栏需求量和应急限制期。考虑各应急反应基地的围油栏可调运量及单次运载能力限制,针对不同重要度的待围控区域对围油栏调运数量和应急限制期的要求,构建多应急反应基地-多待围控区域的协同调度模型,确定各应急反应基地的围油栏调运去向和调运量。通过对比试验对本文模型的有效性进行验证,研究结果表明:组织多个应急反应基地进行围油栏协同调度,并差别化对待区域内不同敏感资源的应急调运要求,可以显著地提高受溢油污染威胁区域的整体应急调度效果。     

基于NSGA-II的应急生产任务多目标优化模型及算法研究

重大突发事件发生后,若灾区的应急物资需求不能通过调用储备得到满足,则应急生产将成为灾区应急物资供应的重要保障手段。本文研究重大突发事件发生后应急物资生产任务的优化问题,重点关注原材料生产能力变化对完成应急生产任务的影响,以应急生产任务完成时间最短、完成成本最低为决策目标,研究了包含多个供应商、多个制造商以及单个受灾点的应急物资生产任务多目标规划模型。运用在求解多目标规划问题时具有众多优势的非支配排序多目标遗传算法(NSGA-II)对模型进行求解。通过算例分析,NSGA-II可以得到较好的Pareto前沿,并且可以根据不同情况给出最优的应急物资生产和原材料保障方案。本文的研究还表明,要想更快完成应急生产任务,需要做好原材料、资金、电力、交通等各种要素的配套保障工作。     

考虑路径风险的需求不确定应急物流定位-路径问题

针对自然灾害对路网造成的破坏性和受灾点物资需求量的不确定性,综合考虑应急物流路径风险和物资分配的时间公平性,将路径风险定量化为路径通行能力风险、路径损毁风险和路径复杂性,基于鲁棒优化理论,以最小化车辆最长配送时间和应急物流系统总成本为目标,建立了双目标多物资定位-路径优化模型,采用遗传算法对其求解,以汶川地震应急救援相关数据为例进行了数据仿真实验。实验结果的对比分析表明:在考虑路径风险下,随着控制系数的增加,系统总成本和最长配送时间目标值均呈现增大的趋势;受灾点的物资需求扰动越大,构建应急物流系统的总成本越高。算例结果也验证了鲁棒优化方法在处理不确定需求方面的有效性,为解决自然灾害后应急设施点的开设和救援物资的安全及时准确配送提供了有效的方法。     

资源受限下森林火灾应急救援多目标调度优化

许多森林火灾由于救援资源受限而不能在第一时间扑灭,导致火灾扩大蔓延,进而造成更大的森林资源损失。因此,在救援资源受限情形下,如何对消防救援车辆进行合理的调度安排以快速和低成本地扑灭火灾已成为亟待解决的现实问题。本文研究了一类资源受限下森林火灾应急救援多目标调度优化问题,为该问题构建了多目标混合整数非线性规划模型,优化目标为同时最小化总灭火救援时间和救援车辆总行驶距离。为有效求解该问题,首先将上述非线性模型等价转化为线性模型。然后提出ε-约束法和模糊逻辑相结合的算法对问题进行求解。最后,以大兴安岭山发生的火灾案例和随机生成仿真算例对模型和算法有效性进行验证,结果表明所提出的模型和算法能够有效解决资源受限下森林火灾应急救援问题,并为决策者提供最优的消防调度方案。     

随机需求应急物流多阶段定位-路径鲁棒优化研究

为提高应急物流系统的应急反应能力,论文针对需求随机变化的应急物流定位-路径问题,利用鲁棒优化的思想将灾区物资需求量表示为区间型数据,将应急救援过程划分为多个阶段,以总救援时间和系统总成本最小为目标,构建了多物资多运输车辆应急物流定位-路径优化模型,设计了改进的遗传算法对其进行求解。实例计算结果表明,该模型和算法可以有效地解决应急物流系统中需求随机变化的定位-路径问题,为政府机构应对重大突发事件提供科学的决策参考。     

应急救援物资紧缺的配送车辆路径选择研究

针对应急救援物资总量紧缺不能全部满足各点需求量的实际情形,以单个需求点最大缺货量最小为目标,建立基于单个配送中心、车辆数目有限和带时间窗的应急救援物资配送车辆路径选择模型,并讨论了三种不同缺货情形下模型的求解。对于车辆按最短路径行驶也无法在救援时间内到达导致需求点缺货的情形,删除这些需求点的需求量后,如果剩余需求点的需求量不大于物资总量且车辆足够多,可转化为车辆最短路径问题求解;对于物资紧缺无法满足所有需求且车辆足够多的情形,设计时间复杂性为O(mn²)的精确算法A^*求解,其中m和n分别为车辆数和需求点数;对于物资紧缺且车辆数目不足无法把全部物资送达需求点的情形,设计时间复杂性为O(n²)的近似算法GA^*求解,并分析了算法GA^*的近似比。最后结合云南彝良县地震灾区局部路网进行实例分析,验证模型和算法的有效性。     

风险应对视角下不确定需求定位-路径鲁棒优化研究

及时准确地配送应急救援物资是突发公共事件救援过程中的关键环节,综合考虑应急救援过程中出现的需求随机性,路网的连通能力下降和设施点失灵等情况,采用车辆与直升机联合运输方式进行配送,以应急系统中各物资需求点的救援时间满意度之和最大、系统总成本最小及物资到达需求点的救援时间之和最小为目标,对多式联运三级网络应急物流系统定位—路径优化问题进行研究,建立了多目标定位—路径模型,并改进了遗传算法。最后,以汶川地震应急救援相关数据为例,对模型和算法的有效性进行了数据仿真验证,通过实验结果的对比分析,证明了鲁棒优化方法在处理不确定需求和设施失灵风险方面的有效性,进而为抵御突发公共事件发生后出现的风险,为解决突发公共事件发生后救援物资的安全及时准确配送提供了有效的方法。     

基于不确定需求的鲁棒应急物流系统

近年来各类突发事件和灾难频发,严重威胁到人们的生命安全,给人们经济生活带来了巨大的影响.灾难发生后,应急物流系统的效率是救援展开的保证.分析了应急物流系统的特点,采用鲁棒规划建立数学模型解决了应急物资需求不确定下如何进行应急配送中心选址和配送计划的安排,使得我们的决策能够体现最优性与鲁棒性的均衡.数值实验表明,建立的模型是符合实际的,数值结果具有较好的鲁棒性.     

震后应急物流系统中带时间窗的模糊动态LRP

针对震后应急物流系统中多层次设施定位－运输路线安排问题(LRP),考虑系统中的动态性、时效性、路网连通性、需求不确定性等特点,建立了一个带时间窗的模糊动态LRP优化模型,据此进行救援过程中不同周期灾区外围应急物资集散点和灾区应急配送中心的定位以及应急物资运输路线安排的联合决策。针对该模型的特点,提出了一种基于动态规划的改进遗传算法,为防遗传算法过早收敛问题,使用了随机遍历抽样法、重组策略和变化变异率法,并通过特定实值编码、罚函数法和物资需求量分割策略处理模型中的约束条件。最后,通过算例分析验证了该模型和算法的有效性。