研究内容：应急服务设施轴辐网络的布局与绕道

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：本书的主要研究内容包括应急服务设施轴辐网络的框架设计、具体选址-分配设计以及鲁棒优化等。4）应急服务设施轴辐网络中的绕道、拥堵优化轴辐网络本身存在着绕道问题，尤其是对于时效性要求比较高的应急服务需求，绕道问题更是成为很大的问题。为此，本书对应急服务设施轴辐网络中的绕道问题进行了研究，设立了“绕道”系数限制。

本书的主要研究内容包括应急服务设施轴辐网络的框架设计、具体选址-分配设计以及鲁棒优化等。研究内容是依据应对重大突发事件过程中应急服务需求的特点进行研究，具体如下：

1）应急服务设施轴辐网络布局框架设计

首先分析了重大突发事件下的应急服务需求的特征和如何满足这类需求的问题，借鉴轴辐网络在航空、物流快递、部分应急领域的成功应用，构建了应急服务设施轴辐网络框架，从功能角度分析了非枢纽点设施和枢纽点设施，分析了应急服务设施轴辐网络的运行过程，并对网络顺畅运行的相关措施提出了建议。

2）应急服务设施轴辐网络中的非枢纽点设施选址优化

非枢纽点设施是应急服务设施轴辐网络的终端，负责应急需求点和应急枢纽设施之间的连接，在突发事件发生之际，直接提供应急服务。非枢纽点设施选址要解决应急需求点多点同时需求和多次需求的问题，并且保证相应的应急服务质量，为此，本书在阶梯形覆盖水平基础上，构建了满足不同服务质量水平下的多重覆盖模型（MQCLP），即多重数量覆盖和多层质量覆盖模型，并根据此类模型的特点，设计了贪婪遗传算法来求解模型，且利用算例来验证模型的正确性和算法的有效性。

3）应急服务设施轴辐网络中的枢纽点设施布局优化

为解决应对重大突发事件过程中的应急服务需求量大、持续时间长等问题，应在应急服务设施布局网络中设立一些集中、分类、分配等调度作用的枢纽点，将区域内，甚至是更大范围内的应急服务设施连接起来，形成彼此联动的网络。本书根据应急服务需求点特点，在经典的枢纽覆盖模型基础上，提出枢纽覆盖半径，在强时效性约束下，构建单分配枢纽集覆盖模型（SHSCP）。为了模型求解方便，对模型进行了线性化改进，同时由于此类问题属于NP-Hard问题，设计了改进的遗传算法来对模型进行求解，同样利用算例来验证模型的正确性和算法的有效性。

4）应急服务设施轴辐网络中的绕道、拥堵优化

轴辐网络本身存在着绕道问题，尤其是对于时效性要求比较高的应急服务需求，绕道问题更是成为很大的问题。为此，本书对应急服务设施轴辐网络中的绕道问题进行了研究，设立了“绕道”系数限制。如果网络中的流超过绕道系数限制，本书提出了两种策略，一是增加枢纽点应急设施，二是建立“捷径”直通通道。这两种策略适用于不同的情况，本书对两种策略的优劣进行了比较分析，给出具体策略的适应情况。对于网络中拥堵问题，本书也提出了两种策略：一是建立多分配的枢纽覆盖选址模型，改变网络布局；二是增加非枢纽点设施的分配方式，由原来只分配一个枢纽设施，改变为可以分配给距其最近的其他枢纽点设施。两种策略同样适用于不同的情况，本书对两种策略的优劣性进行了分析对比。

5）不确定性环境下的应急服务设施轴辐网络布局优化

由于应急服务设施选址布局面临不确定性的环境，需要有良好适应性的布局策略来降低不确定性引起的风险。因此本书采用鲁棒优化的方法对应急服务设施轴辐网络布局进行优化，将应急服务设施的重要性权重的不同排列组合，视为不同的情景s，所有不同组合构成情景集S，在确定情景模型的基础上，构建了应急服务设施轴辐网络设计的双重λ-鲁棒优化模型（λ-SASCH），即鲁棒解的函数目标值和最远两点的出行时间与各种情景下的最优值之间的偏差分别控制在λ1和λ2之内，使得具有较好条件的候选设施点更易选为枢纽点，最远两点的最大出行时间尽量最小。最后研究了如何求解模型鲁棒解问题，给出了算例，比较了鲁棒模型和确定型模型的结果差异，并给出相应的结果分析。

6）考虑时序特征的应急服务设施轴辐网络选址优化

有些救援工作（如：地震救援）具有很强的时效性，随着不同阶段各项救援工作的依次开展，需要向灾区提供救援装备、医疗器材、后勤保障等不同类型的物资，救援和应急物资配送存在明显的先后顺序。由于不同类别应急物资的时效性要求不同，则需要根据救援和物资配送时序特征划分多个覆盖临界，构造基于多个多层级质量覆盖的选址模型。

综合考虑物资配送时序特征和仓库容量，以最大化覆盖总需求点权重，最大化最低覆盖质量水平和最小化加权最大救援时间为目标，建立了应急设施点多级覆盖选址模型。利用极大模理想点法构造偏差率最小化模型方法和NSGA-II算法两种方法进行求解，结合案例，就不考虑和考虑物资配送时序特征与仓库容量的情形进行了对比研究，并比较了两种算法的优劣性。

研究内容：应急服务设施轴辐网络的布局与绕道

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