基于工作流网的交通应急资源配置和路径规划集成问题

摘要

交通应急救援是城市管理功能的重要组成部分。由于交通应急救援涉及到多部门联动，如何从各部门之间的科学协作角度出发，开展应急资源配置与车辆路径规划研究，对于应急管理决策具有重要的现实意义。
　　从应急管理角度出发，当交通事故发生后，针对城市区域现有资源，应急管理者如何在有效救援时间内协调各部门救援活动，以及如何合理调配资源仍是目前急需解决的问题。
　　为了使应急救援过程能够有序进行，达到应急效率最高和应急救援成本最少的目标，本文以工作流网为分析工具对应急救援流程进行建模分析，在最大允许救援时间和各救援作业环节时间已知条件下，建立带资源与时间约束下的多部门交通应急救援工作流网模型，可获得各应急救援活动作业时间。基于此，在救援活动已知条件下对应急车辆路径进行调度，建立基于工作流网的交通应急资源配置与路径规划集成模型。通过采用混合算法对集成问题进行求解，最终得到包括应急资源站点供应方案、现场资源分配方案、车辆行驶路径方案的有效调度方案，主要内容体现在以下三方面。
　　首先，建立基于工作流网的交通应急资源配置模型。以工作流网流程建模方法为主要分析工具，对应急救援过程时间和资源展开分析，考虑多个活动共用同一资源分配问题。通过用Sigmoid函数来描述应急资源和救援活动时间之间的关系，且将应急资源分为可消耗资源与不可消耗资源进行考虑:将不可消耗资源（人）作为应急活动主导资源，决定救援活动时间;将可消耗资源计入应急救援总成本。采用工作流网方法建立基于工作流网的交通应急资源配置模型，且对构建模型进行活性、可达性和有界性性质验证。
　　然后，建立资源配置与路径规划集成模型。在应急救援流程中，由于资源配置与路径规划之间具有协作关系，在保证预定救援时间完成救援条件下，以应急救援总成本最小为总目标，包括应急资源成本、运输成本和惩罚成本。通过控制应急资源分配和车辆路径的选择使总成本达到最优，建立基于工作流网的应急资源配置与路径规划集成问题模型。
　　最后，采用混合算法对集成模型进行求解。通过采用PSO路径优化嵌套到GA资源配置的混合优化算法对集成模型进行求解，以应急救援总成本最小逐步进行迭代优化。在共享资源的分配上，将剩余资源量全部供给下一最大时间的优化方法。最终通过案例仿真结果验证了集成模型可从整体上优化成本，且共享资源配置优化方法可减少救援活动时间，提高救援效率。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外研究状况

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 研究内容与技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

1．5 本章小结

第二章 城市交通应急救援基础理论研究

2．1 应急救援关键技术基本理论

2．2 交通应急救援流程

2．3 流程建模研究方法

2．4 本章小结

第三章 基于工作流网的交通应急资源配置建模分析

3．1 交通应急救援资源配置问题描述

3．2 基于工作流网的交通应急资源配置建模

3．2．1 构建模型

3．2．2 执行规则和性质验证

3．2．3 时间窗计算

3．3 应急资源与时间的关系

3．4 本章小结

第四章 基于工作流网的交通应急资源配置与路径规划集成问题建模

4．1 资源配置与路径规划之间的关系

4．2 集成问题描述

4．3 集成问题模型

4．3．1 假设条件

4．3．2 参数和符号说明

4．3．3 模型建立

4．4 混合算法

4．4．1 算法介绍

4．4．2 算法设计

4．4．3 算法流程步骤

4．5 本章小结

第五章 城市交通应急救援案例分析

5．1 案例介绍

5．2 案例建模与分析

5．2．1 案例分析

5．2．2 应急资源成本分析

5．2．3 车辆路径成本分析

5．2．4 案例集成模型

5．3 案例结果分析

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢