应急物资直升机与车辆协同运送优化

摘要

近些年来大规模灾害频发，给人民群众的生命财产造成了极大地损失。应急物资运送的及时性对减少灾区损失具有非常重要的影响。由于灾害会造成道路阻塞甚至中断，很多灾区会变成孤立的受灾区，这些灾区的应急物资只能由直升机进行运送。此外，在应急物资的运送过程中，余震、泥石流、洪水等次生灾害可能导致道路损毁、产生新灾区等干扰事件，使初始方案难以满足应急物资运送需求。针对这些问题，本文对应急物资协同运送优化及其干扰管理展开以下研究： 考虑路网受损后部分灾点只允许特定救援工具到达，且救援工具有装载量和数量限制等特点，以受灾点平均等待时间最短和应急系统经济成本最小为目标，建立了运力受限条件下带通行约束的应急物资协同运送多目标优化模型。采用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解，并针对算法收敛速度慢、变异算子单一等缺点，基于随机邻域搜索变异及分级交叉的思想设计了一种改进的混合进化算法(NSHEA-Ⅱ)。为了验证模型和算法的有效性，根据研究问题生成多组参数不同的算例，实验证明，通过本文所建立的模型和算法能得到科学的应急物资运送方案，通过与NSGA-Ⅱ算法对比，本文设计的NSHEA-Ⅱ算法寻优效果显著，稳定性强。 此外，考虑灾情信息不明确以及救援过程中各种干扰事件会造成应急物资初始运送方案失效，从灾民、决策者、救援工具驾驶员的角度对干扰事件进行扰动度量，建立了灾后应急物资直升机与车辆协同运送的干扰管理模型。设计了遗传算法对模型进行求解，数值实验证明了模型与算法的有效性。通过与重调度方法对比验证了干扰管理方法的优越性。 本文针对灾后应急物资运送问题，建立了应急物资直升机与车辆协同运送模型，并设计了相应的求解算法以及干扰管理方法，所做研究具有理论和实际意义。理论层面上，能够促进应急物流优化和干扰管理理论与方法的进一步发展；实际层面上，能够提高灾后应急物流系统的时效性和稳定性。

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