震后应急物资分配与调运模型及算法研究

论文摘要

地震灾害是危害中国国家安定的主要灾害之一,中国因地震造成的人员伤亡和财产损失巨大。2008年汶川大地震和2010年的青海玉树地震造成了大量房屋倒塌、基础设施瘫痪、财产损失和人员伤亡,对社会造成严重冲击。地震预警固然重要,但是地震的发生必然会产生巨大的破坏,必须及时有效地采取应对措施。地震发生以后,面对大量的受灾人群,需要大量的应急物资来保障灾区人民的基本生活需要。由此可见,震后应急物资的及时有效保障和供应是关乎灾区群众生命安全和维持国家安全、社会稳定的重大问题,并且应急物资的分配与调运问题研究涉及的方面非常多,是一项复杂的系统工程。因此,在考虑到应急物流不同于常规物流特点,建立强健灵活有效的应急物流系统,使之增强整个应急物流系统的应急保障能力和应急处理能力就成为科学有效地优化应急物资的分配与调运体系的关键。对于应急物流系统的研究,大多局限在单级设施或单一运输方式的研究,然而在实际情况中一般是多级设施和多种运输方式进行联动救灾并且每种运输方式都有各自的特点,因此,有必要对在多级设施救灾情况下,如何对多种运输方式进行分派与调度进行研究,即研究应急物流系统中多级设施和多种运输方式联动救灾情况下的应急物资分配与调运问题。本文以震后紧急救援阶段应急物资分配与调运问题为背景,在对其研究现状进行回顾和总结以及对震后应急物资分配与调运体系做简要分析的基础上,对震后应急物资分配与调运问题进行研究。首先,研究了地震发生以后紧急救援初期信息不完全情况下的应急物资分配与调运双层规划模型及其算法。综合应急物流系统集成优化的角度和应急物流不同于常规物流的特点,考虑到地震的突发性导致无法及时准确地获取受灾地区的需求信息及交通网络信息,以及救灾过程中多级设施和多种运输方式联动救援的实际情况,针对地震发生紧急救援初期信息的不完全性,救灾时效性、紧迫性,物资分配的公平性等特点,建立一个具有主从递阶关系结构的双层优化模型,并根据所建立的模型提出了一种改进的遗传算法,最后通过相应的算例验证了所建立模型和所设计算法的有效性。其次,研究了地震发生以后紧急救援后期信息完全的情况下应急物资分配与调运的动态多目标优化模型及其算法。根据救援的实际情况以及救援工作不断推进,决策者需要根据收集到的新的数据信息更新需求点需求和交通状况等信息,并对此作出相应的新决策,并结合考虑多级设施和多种运输方式联动救援的实际情况,建立考虑时间窗的应急物资分配与调运的动态多目标优化模型,并根据所建立的模型提出了一种多目标改进遗传算法,最后通过相应的算例验证了所建立模型和所设计算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 应急车辆调度研究现状
• 1.2.2 应急物资分配研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 第2章 震后紧急救援初期应急物资分配与调运的双层规划模型研究
• 2.1 问题描述
• 2.2 模型研究
• 2.2.1 模型假设
• 2.2.2 符号说明
• 2.2.3 模型构建
• 2.3 遗传算法设计
• 2.3.1 遗传算法参数设定
• 2.3.2 染色体的编码及初始化种群
• 2.3.3 计算适应度函数
• 2.3.4 遗传操作
• 2.3.5 算法终止条件
• 2.3.6 算法流程
• 2.4 算例分析
• 2.4.1 数据选取
• 2.4.2 计算结果
• 2.4.3 算法分析
• 2.5 小结
• 第3章 震后紧急救援后期应急物资分配与调运的动态多目标优化模型研究
• 3.1 问题分析
• 3.2 模型一及算法研究
• 3.2.1 模型假设
• 3.2.2 符号说明
• 3.2.3 模型构建
• 3.2.4 算法研究
• 3.3 模型二及算法研究
• 3.3.1 模型假设
• 3.3.2 符号说明
• 3.3.3 模型构建
• 3.3.4 算法研究
• 3.4 算例分析
• 3.4.1 数据选取
• 3.4.2 计算结果
• 3.4.3 算法分析
• 3.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士研究生学位期间参加的科研情况