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突发事件下公路应急物资调度优化

都雪静 王爱辉 孙菲菲

都雪静, 王爱辉, 孙菲菲. 突发事件下公路应急物资调度优化[J]. 交通信息与安全, 2021, 39(4): 52-59. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2021.04.007
引用本文: 都雪静, 王爱辉, 孙菲菲. 突发事件下公路应急物资调度优化[J]. 交通信息与安全, 2021, 39(4): 52-59. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2021.04.007
DOU Xuejing, WANG Aihui, SUN Feifei. The Optimized Scheduling of Emergency Supplies in Highways Under Emergencies[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2021, 39(4): 52-59. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2021.04.007
Citation: DOU Xuejing, WANG Aihui, SUN Feifei. The Optimized Scheduling of Emergency Supplies in Highways Under Emergencies[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2021, 39(4): 52-59. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2021.04.007

突发事件下公路应急物资调度优化

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2021.04.007
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2017YFC0803901

国家自然科学基金项目 51108068

详细信息
    通讯作者:

    都雪静(1975—), 博士, 教授.研究方向: 交通环境与安全技术.E-mail: duxuejing99@163.com

  • 中图分类号: U116

The Optimized Scheduling of Emergency Supplies in Highways Under Emergencies

  • 摘要: 为了减少突发事件造成的人身伤亡和财产损失, 考虑事故发生后道路被破坏、应急物资需求量不确定和各事故点需求紧迫度不同的情况, 研究突发事件下公路应急物资调度优化。根据事故后道路破坏状态, 确定救援车辆修正后的行驶速度; 利用三角模糊理论, 将事故点的模糊应急物资需求量转化为确定值; 在传统TOPSIS法的基础上, 利用主客观方法相结合的方法来确定指标的权重, 并且采用B型关联度来客观描述评价对象与正、负理想解之间的距离, 利用改进的TOPSIS法通过以上方法得到各事故点的需求紧迫系数, 以保证配送的公平性。在此基础上, 针对三级调运网络, 建立多目标应急物资调度优化模型, 结合雅安地震实例, 利用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解模型。研究结果表明: 重大突发事件下, 引入需求紧迫度的公路应急物资调度, 不仅能实现对需求紧迫度较高的事故点优先配送, 而且得到的应急物资调度方案使配送时间节省了21%, 车辆运输成本减少了25%, 物资需求满足度达到100%;同时考虑灾后道路破坏和模糊需求的情况, 使得应急物资调度优化更加符合现实情况。

     

  • 图  1  NSGA-II流程图

    Figure  1.  NSGA-II flow

    表  1  需求紧迫系数的评价指标体系

    Table  1.   Evaluation indicators system of the critical ratios of demands

    一级指标 二级指标 二级指标类型
    环境因素 建筑物破坏程度 模糊型
    道路破坏程度 模糊型
    物资因素 物资短缺程度 模糊型
    物资调运困难程度 模糊型
    人口因素 受伤人数 确定型
    受灾人数 确定型
    人口密度 确定型
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    表  2  事故点的基础数据

    Table  2.   Basic data of accident spots

    事故点 建筑物破坏程度 道路破坏程度 地震烈度/级 物资短缺程度 物资调运困难程度 人口密度/(万人/km2 受伤人数/人 受灾人数/万人
    M1 很严重 很严重 9 很严重 很难 0.010 2 5 537 8.00
    M2 很严重 很严重 8 很严重 很难 0.001 9 2 500 5.80
    M3 严重 一般 8 很严重 很难 0.006 4 811 7.00
    M4 严重 一般 7 严重 0.045 0 607 12.50
    M5 严重 严重 7 很严重 0.032 6 1 109 15.00
    M6 严重 一般 7 很严重 一般 0.008 6 341 10.00
    M7 一般 6 严重 一般 0.014 9 32 9.22
    M8 很轻 6 严重 容易 0.045 5 152 12.43
    M9 6 严重 容易 0.036 3 100 7.15
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    表  3  配送中心到事故点的设计速度和修正系数

    Table  3.   Design speed and correction coefficient from distribution centers to accident spots

    事故点 设计速度/(km/h) 车道宽度修正系数 服务等级修正系数 公路破坏修正系数
    P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4
    M1 100 90 60 80 1 0.815 0.818 0.811 0.811 0.35
    M2 80 80 60 70 1 0.815 0.817 0.813 0.811 0.35
    M3 100 90 70 80 1 0.857 0.857 0.857 0.859 0.70
    M4 100 90 70 70 1 0.857 0.859 0.853 0.855 0.70
    M5 70 90 70 70 1 0.840 0.847 0.849 0.847 0.45
    M6 80 90 70 60 1 0.857 0.853 0.851 0.853 0.70
    M7 80 90 50 70 1 0.869 0.862 0.862 0.865 0.90
    M8 90 80 80 40 1 0.869 0.864 0.858 0.868 1.00
    M9 70 70 80 40 1 0.869 0.869 0.869 0.869 0.90
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    表  4  各事故点的应急物资需求量

    Table  4.   Demands for emergency supplies at each accident point

    事故点 需求量/t
    M1 1 475
    M2 325
    M3 275
    M4 372
    M5 847
    M6 114
    M7 23
    M8 88
    M9 51
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    表  5  供应中心和配送中心的可供应物资量

    Table  5.   Quantity of supplies available at supply centers and distribution centers

    供应中心 供应量/t 配送中心 供应量/t
    G1 1 300 P1 465
    G2 1 200 P2 289
    G3 1 200 P3 708
    G4 1 100 P4 201
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    表  6  配送中心与事故点、供应中心之间的距离

    Table  6.   Distances among distribution centers, accident spots, supply centers

    事故点或供应中心 与配送中心距离/km
    P1 P2 P3 P4
    G1 1 031 1 044 1 239 1 055
    G2 815 827 1 055 897
    G3 1 177 1 187 1 397 1 240
    G4 930 931 682 770
    M1 145 133 159 118
    M2 175 162 189 147
    M3 144 131 158 116
    M4 99 86 152 87
    M5 109 95 145 86
    M6 149 133 108 123
    M7 207 194 48 179
    M8 54 41 200 63
    M9 86 69 205 40
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    表  7  应急物资配送方案

    Table  7.   Emergency supplies distribution scheme

    配送中心 运输量/t 事故点
    P1 301 M1
    268 M2
    88 M8
    51 M9
    P2 153 M1
    136 M4
    P3 114 M6
    23 M7
    P4 235 M3
    303 M5
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    表  8  应急物资调运方案

    Table  8.   Emergency supplies transfer scheme

    供应中心 运输量/t 配送中心 运输量/t 事故点
    G1 57 P1 57 M2
    G1
    G2
    G3
    500
    400
    357
    P2 1 021
    236
    M1
    M4
    G4 584 P4 40
    544
    M3
    M5
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    表  9  优化前后各目标函数值及比较

    Table  9.   Comparison before and after optimization

    对比因素 配送时间/h 运输成本/万元 物资缺失度
    优化前 103 76 4.3
    优化后 81 57 0
    优化比例/% 21 25 100
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  • 收稿日期:  2021-01-30

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