地震条件下的伤员救援车辆调度研究

摘要

地震灾害的特点是高救援需求、低发生概率、以及信息的高度不确定性，这使得地震灾害几乎不可能准确预测。在这种情况下，地震应急管理必然是减轻地震灾害损失和人员伤亡的重要手段。因此，对震后伤员应急救援车辆路径选择与优化的研究具有十分重要的现实意义和实用价值。
　　本文在分析了国内外灾后救援车辆调度的研究现状和不足的基础上，对震后应急阶段救援车辆路径选择与优化问题进行了系统的研究。首先，从现有的防震减灾应急管理系统出发，结合应急救援网络区划方法与震害历史数据，提出不同震级条件下的应急救援需求预测方法，并建立了救援需求优先级计算模型；其次，深入分析影响震后道路连通性的多种因素，综合考虑地震烈度、道路等级、道路长度和道路宽度等因素，提出震后道路行程时间预测方法。解决了伤员数不确定却路网不可靠情况下的救援目标选择问题，为震后应急救援工作的开展打下良好基础。将震后伤员应急救援车辆调度分为初始救援路径生成和救援路径动态优化两个部分，提出一个两阶段数学规划模型。第一阶段建立以行程时间最小化为目标的初始路径生成模型，第二阶段以最大化救援人数为目标建立路径动态优化模型。在救援过程中根据实时的道路信息和随机的救援需求信息，按照调度策略调整应急救援车辆的出救路径。根据所建立模型的特征，选取Dijkstra最短路径算法和蚁群算法对模型进行求解，并针对Dijkstra算法计算复杂度较大，效率偏低以及蚁群算法在求解动态规划问题时收敛缓慢的缺点，对两种算法进行了结合并根据所构建动态优化模型的实际特点进行修正，提出了收敛性较好且计算复杂度更优的改进蚁群算法。最后设计路网及其结构参数，通过Dijkstra最短路径算法和改进的蚁群算法相结合求解得到动态救援车辆行驶路径，考虑实时路况信息，模拟了救援过程中不同情况下救援车辆的优化过程。计算结果显示构建的救援车辆路径优化模型可以在实时路况信息情况下为救援车辆调整出救路线，减少车辆延误，并满足随机的救援需求，有效提高救援效率，降低地震灾害造成的人员伤亡。

目录

地震条件下的伤员救援车辆调度研究

RESEARCH ON CASUALTY RESCUE VEHCILES SCHEDULING AFTER EARTHQUAKE DISASTERS

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状及评价

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 国内外研究现状评价

1.3 本文主要研究内容

1.4 研究的技术路线

第2章 震后救援需求与路网连通性分析

2.1 地震灾害条件下的救援需求分析

2.1.1 地震灾害应急救援区域划分

2.1.2 应急区伤亡人数预测

2.1.3 伤员救援需求的分类

2.1.4 救援需求的优先级计算

2.2 地震灾害条件下的路网连通性分析

2.2.1 震害对道路通行能力的影响因素分析

2.2.2 上同地震烈度下道路损害修正系数计算

2.2.3 预测行程时间的计算

2.3 本章小结

第3章 震后伤员应急救援车辆调度模型与算法研究

3.1 问题的描述

3.2 数学模型的建立

3.2.1 初始救援路径生成

3.2.2 救援路径动态优化

3.3 救援车辆调度优化算法

3.3.1 求解初始路径生成模型的静态Dijkstra算法

3.2.2 求解动态优化模型的蚁群算法

3.4 本章小结

第4章 震后伤员应急救援车辆调度案例分析

4.1 案例描述

4.2 案例分析

4.2.1 救援需求预测

4.2.2 路段预测行程时间计算

4.2.3 救援路径生成与优化

4.3 结论与评价

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢