考虑通行约束和运力限制的灾后应急物资联合调度优化研究

考虑到灾后路网受损难以运输应急物资，本文研究了应急响应中车辆-直升机联合调度的路径优化问题。针对受灾地区的实时路况，通往灾区的救援工具受到数量以及装载量的约束，本文将受灾点等待救援的平均时间最短以及应急网络总费用最低设为目标，构建运力受限条件下带通行约束的救援物资联合运输多目标优化模型，然后根据随机邻域搜索变异和分级交叉的思想构建出一种带精英策略的非支配排序混合进化算法（NSHEA-II）得到模型的解，并利用算例分析对该算法进行可行性检验。结果发现，本文构建的NSHEA-II算法相对NSGA-II算法能够得到较好的结果且波动性较小，这为决策者制定救援物资的配送方案提供有效的技术支撑。     

考虑灾民痛苦感知的应急避难所选址与物资分配优化

大规模灾害发生初期，应急物资往往不能及时供应，受灾群众因缺乏物资和服务产生痛苦感知。针对该问题，设计数值评定量表（NRS）构建痛苦函数，刻画灾民痛苦感知成本，将灾民感知因素纳入应急总成本的决策考量。提出以总社会成本（物流成本和痛苦心理成本之和）最小为应急救援目标，构建了一个考虑灾民疏散与重新安置、临时避难所选址和物资分配的集成优化模型。设计经典混合整数规划方法和改进的遗传算法对所构模型进行求解，并应用于海南威马逊台风案例。案例分析表明，模型和算法能有效解决考虑灾民痛苦的避难所选址与物资分配问题，揭示了随着受灾规模的增加和疏散时间的减少，遗传算法的求解结果优于经典求解方法。     

多受灾点应急物资动态多阶段分配模型研究

针对传统的单阶段物资分配模型可能导致应急物资分配的局部冗余或短缺、高成本、系统无法达到全局最优等现实情况，通过在指数效用函数中引入灾民物资需求的比例短缺测度公平，以物资短缺的延迟损失最小化与物资分配的总成本最小化为目标构建考虑多集散点、多配送中心和多受灾点的三级配送网络的应急物资动态多阶段分配模型，设计了目标转化与线性近似相结合的模型求解方法，并通过算例对所提出模型的有效性和可行性进行了验证。结果表明：所提出的多阶段模型能够兼顾物资分配的效率与公平，最大程度地降低物资短缺的延迟损失以及物资分配的总成本；运用灾民物资需求的比例短缺量化公平，避免了由于各受灾点的需求量差异而对公平分配产生的影响，可以使各受灾点即使在应急救援初期物资有限、中期物资持续供不应求等情况下，仍然能够在每阶段获得一定比率的所需物资，进而避免较大的物资短缺损失，确保多受灾点之间多阶段应急物资分配的公平性，更符合灾害救援实际，可为现实大规模灾害应急救援物资多阶段分配提供决策支持。     

考虑关联与替代关系的应急物资储备量模型

应急物资储备量决策是应急管理的重点工作之一 ，需要兼顾以人为本和经济性两方面的要求．针对应急救援的阶段性特点，应急物资被划分为响应期物资和恢复期物资。其中，恢复期物资需求量会受到响应期物资缺货量的影响。首先考虑两阶段应急物资之间的关联关系，构建了考虑关联关系的应急物资储备量决策模型，分析了模型最优解的特征；进一步，分析了同类应急物资之间的替代性，构建了考虑关联与替代关系的应急物资储备量决策模型，设计了基于蒙特卡洛仿真的求解算法；最后，通过算例分析，验证了模型的有效性。理论和计算分析的结果表明，将应急物资的关联和替代关系与储备量决策综合考虑，可在保证供应的前提下减少应急物资的储备量。     

模糊信息下多种类应急物资多周期分配优化模型

考虑灾害的突发性、信息获取的不完全性以及应急救援的紧迫性，引入区间数描述应急物资供给与需求的模糊不确定性，引入三角模糊数刻画路网容量受限情况下每周期的最大物资运输总量，综合考虑灾害、灾区、灾民以及物资等多重因素，引入延迟系数，以应急物资分配的总延迟时间最小化和总系统损失最小化为目标，构建模糊信息条件下考虑多需求点、多配送中心、多物资、多周期、多目标的应急物资动态分配优化决策模型，分析了区间目标函数、区间模糊与三角模糊约束条件的清晰化方法，采用基于二维欧式距离客观赋权模糊算法求解模型，并以青海玉树地震为例对所提出模型的有效性和可行性进行验证。结果表明：所提出的模型能够最大程度地权衡延迟时间与系统损失，形成多周期最优的物资分配方案；现实多周期应急物资分配，时间并不是唯一考虑的因素，需要综合考虑不同应急周期的灾情、灾区、灾民和物资等多种因素对系统总损失造成的影响；重视时间偏好系数，可能使系统总损失增大，表明单一考虑时间偏好系数和损失偏好系数均具有片面性，应该把握选择"度"，发挥二者结合的相互促进作用；物资分配方案基于决策者偏好，并考虑每周期不同需求点的易损性、重要性、需求紧急性以及各类应急物资的重要性与时效性差异参数，有利于提高多周期决策的柔性和现实适用性。     

灾后模糊需求情境下考虑救援公平性的应急物资调度问题模型与算法研究

在重大灾害发生初期,由于受灾地区对应急物资的需求激增,合理的应急物资分配有助于提高救援效率。本文考虑受灾点应急物资需求具有模糊属性,将需求物资用三角模糊数表示,以受灾群众损失最小、体现救援公平性的受灾点应急物资满意度方差最小及应急救援成本最小为目标,构建了灾后初期应急物资调度的多目标模糊优化模型,并采用改进的粒子群算法对模型进行求解。该算法在粒子群算法的基础上采取天牛寻找食物的策略,将单一粒子分为左、中、右三个粒子,并结合单纯形算子和模拟退火策略,使算法不易陷入局部收敛。本文通过算例进行模拟实验表明,所提出的模型和算法可以有效解决重大灾害事件下应急物资的合理分配问题,且改进算法的性能更优。     

基于手机定位数据的突发事件下道路修复和物资配送集成优化研究

应急道路的修复是突发事件发生后有效开展物资配送的前提,而道路修复和物资配送二者集成研究极大地提高整个应急救援效率。但是由于灾害的突发性和不确定性,决策者很难立即获取充分的灾情信息,尤其是灾民分布情况、位置、灾害影响和物资需求等信息。传统的获取灾情信息的方法通常是通过救援人员的现场报导和调查,卫星图像等,阻碍了救援活动的迅速开展,效率低下。手机等移动设备的普及和广泛应用,使得手机定位数据为灾害情况下的应急救援提供了更加快捷的信息获取手段,大大提高了应急救援的效率。本文基于手机定位数据,同时结合道路修复和物资配送二者的相互关系,建立了混合整数线性规划模型,通过手机定位数据获取灾民分布情况、位置、灾害影响和物资需求等信息,实现精准道路修复和物资配送的决策,并设计了相应的启发式求解算法。最后通过算例仿真验证了模型和算法的有效性,同时将手机定位数据下的救援结果与缺少手机定位数据的常规救援结果进行比较分析,验证了文章所提出的手机定位数据的应用在应急救援方面的优势。     

面向多灾点需求的应急资源调度博弈模型及优化

非常规突发事件爆发后经常会造成多个灾点,而各灾点的需求往往是不同的,单独的应急资源中心很难同时满足这种要求,因此如何把多个应急资源中心所储备的应急资源公平合理地调配到各个灾点成为应急决策者亟待解决的现实问题。本文首先描述了各灾点对应急资源需求变化的动态过程即按照应急资源需求信息的变化将整个应急资源调度过程划分成若干阶段,在此基础上构建了基于多灾点多阶段的应急资源调度过程理论模型。随后以博弈论为工具,在进行一系列模型假设和确定各灾点灾情的前提下,建立面向多灾点需求的应急资源博弈调度模型,并采用改进的蚁群算法进行求解,实现对各灾点以最小的“虚拟成本”进行所需应急资源的调度。最后的模型仿真测试和算例分析验证了所建模型的有效性和可行性。该模型与算法也为商业物流中的资源配送提供了新的解决方案和实现途径。     

社区应急疏散动态协作调度优化研究

针对灾民数量和路网通行时间的动态性以及灾民疏散反应系数的随机性，本文提出了社区应急疏散协作调度优化流程，并以疏散灾民数量最大化和疏散成本最小化为目标，构建了社区应急疏散多种运输方式协作调度优化模型，并给出了求解该模型的改进多目标遗传算法。然后，论文使用Tansmodeler模拟社区应急疏散协作调度优化过程，加载疏散灾民动态需求和历史出行时间表，并对模型和算法进行验证。结果表明，该模型和算法可以在有效刻画疏散灾民数量和路网通行时间的基础上，为不同时刻的交通工具配置及疏散路径选取提供决策。     

雪灾救援物资车辆-直升机联合运送的调度问题研究

文章研究了雪灾救援中车辆与直升飞机联合运输应急物资的调度问题。在道路疏通能力与整体救援时间有限的情况下,首先决策需要疏通的道路,及其疏通顺序,对疏通后的需求点采用汽车运输补给,该阶段决策目标为汽车运输量最大化;然后调度直升飞机对各点疏通前的物资短缺以及未疏通的需求点进行物资运输,设计每架直升机的飞行路线与各点投放量,使得两个阶段运输完成后,最大化所有需求点中最小物资可维持时间。文章对两个阶段分别建立混合整数规划模型,并设计启发式算法,最后以西北某区域的路网结构为例,设计了数值算例。     

不确定需求下考虑供应商参与机制的应急资源配置鲁棒优化研究

突发事件应急资源优化配置是突发事件发生后救援工作有效开展的前提和基本保障。本文在调研国内外相关研究的基础上，以应对地震灾难为背景研究考虑供应商参与机制的应急资源保障策略，在灾前选择供应商建立政府与供应商的合作机制完成政府储备仓库的选址与资源配置，突发事件发生后依托政府储备仓库和供应商生产能力共同满足应急救援对应急资源的分时段需求，以期协调供应商与政府储备、灾前实物采购与灾后生产能力采购的比例，在保障救援效率的同时降低应急资源保障体系的成本。同时由于地震灾难发生具有需求不确定性的特点，本文引入L1范数描述需求的不确定性，建立了备灾与灾害救援两阶段决策的鲁棒优化模型，并给出了鲁棒模型对应问题的转化方法。最后通过算例仿真验证了模型和对应问题转换方法的有效性，为地震的应对提供理论指导和决策支持。     

基于拍卖机制的灾害多主体合作搜救仿真研究

本文通过多主体仿真,用改进后的截断性莱维游走模型（Truncated Lévy walks）对搜索过程进行模拟,研究灾害为"极严重"、"严重"、"普通"三种情景下,搜救队伍之间基于分布式拍卖机制的合作方案对救援效果的影响,以某滑坡灾害频发地区为例进行仿真,结果表明：基于该合作机制的救援方案同比提高伤员相对生存率8.0%-14.5%,伤员救出比例同比提高7.4%-16.7%,各掩埋点平均救援完成时间同比减少25%-26.7%;与知名的F-Max-Sum算法相比,性能并无逊色,并且计算过程复杂度低,更适用于搜救队伍之间的合作;对救援方案的鲁棒性和敏感度分析还表明,搜索半径的变化对救援效率具有显著影响,搜救队伍合作范围的扩大并不会对救援效率有明显影响;掩埋点限定的挖掘时间和游走模型中最大转动角度两个参数都存在最优值,当达到最优值时,可使整体救援效率最高。     

震后应急物资配送的模糊定位-路径问题研究

从系统集成优化的角度研究震后应急物资配送的一种新模糊定位-路径问题(LRP),综合考虑救灾点所在地理位置和地形导致的应急车辆行驶时间的随机性、救灾点应急物资需求量的不确定性与应急物资配送的时间紧迫性,以应急物资总运达时间最短与总配送成本最小为目标,构建一个基于机会约束规划的多目标模糊LRP优化模型,并根据模型的特点设计了一种混合免疫遗传算法予以求解。最后,通过算例验证了本文方法能有效解决震后应急物资配送的模糊多目标LRP,实现了震后应急物流中心定位和应急车辆路径规划的联合决策。     

灾害风险下应急资源调配的超网络优化研究

针对应急网络中具有不同属性特征的各主体、以及灾害风险演变与应急资源调配间的相互作用,本文构建了一个以资源调配量和灾害风险度为网络流、包含"出救点、分发中心、受灾点"的三层超网络结构,并将其转化成等价结构进行定量建模。通过分析模型的应急优化目标和对受灾点的资源救助行为,利用变分不等式理论推导出模型最优求解定理。设计算例进行数值求解和仿真分析,说明了各应急主体(间)的能力限制、各应急主体(间)的灾害风险度等关键参数对资源调配决策优化有重要影响。     

Bi-objective multi-resource scheduling problem for emergency relief operations

Abstract

Resource scheduling for emergency relief operations is complex as it has many constraints. However, an effective allocation and sequencing of resources are crucial for the minimization of the completion times in emergency relief operations. Despite the importance of such decisions, only a few mathematical models of emergency relief operations have been studied. This article presents a bi-objective mixed integer programming (MIP) that helps to minimize both the total weighted time of completion of the demand points and the makespan of the total emergency relief operation. A two-phase method is developed to solve the bi-objective MIP problem. Additionally, a case study of hospital network in the Melbourne metropolitan area is used to evaluate the model. The results indicate that the model can successfully support the decisions required in the optimal resource scheduling of emergency relief operations.     

基于信息更新的两阶段鲁棒-随机优化调配模型研究

在突发事件的应对中,应急决策过程的灾情信息具有动态性、不确定性等特征,从而使得整个应急救援过程中的决策都必须随信息更新而不断调整,本文在调研国内外相关研究的基础上,以地震为背景提出了基于信息更新的资源调配决策问题。文章结合灾情信息更新的特征,给出了应急救援响应的阶段划分;以此为基础建立了两阶段鲁棒-随机优化模型,通过虚拟储备库点及虚拟临时分发中心点的设计,实现了第一阶段调配结果对第二阶段调配决策的后效性调整决策;根据鲁棒优化及随机优化的特点,设计了相应的原始-对偶及L-Shaped Method算法对模型进行求解;最后,通过CPLEX软件编程求解,并进行情景生成下的算例分析,与其他方法比较分析,证明了文章所设计的模型在灾情信息更新下的优势。     

基于两心理账户BPT的复合实物期权定价模型

在从人的有限理性角度,研究提出一种项目投资组合决策的实物期权方法.利用相对财富和习惯形成效用函数描述了决策者的有限理性行为,以均值-熵度量项目投资组合的风险,提出了一种两心理账户行为证券组合模型;将其引入Geske复合期权范畴中,研究建立了具有行为金融属性的复合实物期权定价模型;模拟结果表明该模型能够反映决策者心理因素的潜在影响.