基于最短完成时间和动态可挽救性的应急车辆调度问题研究

摘要

突发的灾难性事件近期在世界范围内的频繁发生，给社会、经济等带来了严重的破坏和影响，造成了生命和财产的巨大损失。如何应对突发事件，是很多国家和社会组织都会面对的强有力的挑战。应急资源调度在处置突发事件中有着不可替代的重要作用。
　　 鉴于此，本文选择研究运输应急资源的车辆调度问题，重点研究了基于最短完成时间和动态可挽救性的应急车辆调度模型及算法等问题。文章介绍了应急物流和车辆调度的相关知识以及国内外相关研究现状，强调了最短完成时间和动态可挽救性在应急车辆调度中的重要作用，并给出了应急车辆调度问题的模型和算法，并用实例进行了模型验证。在当前的研究中，大部分模型都无法准确体现应急救援时间第一的原则，也不能指导性的体现受灾地点的具体情况。鉴于此，本文首先提出了基于最短完成时间和最大可挽救性的双目标规划模型，使得模型的设计更加符合实际，模型中的双目标函数既体现了救援时间的重要性，又能较准确的体现受灾地点的实际情况。另一个方面，本文通过对模型和算法的研究解决了现有VRP算法中规模过大，计算运行时间过长的缺点，主要的工作有以下几个方面：
　　 (1)对应急物流以及车辆优化调度等论文相关内容作了大体的介绍；根据前人的研究讨论了目前急需解决的一些问题，说明了本项研究的研究意义。
　　 (2)结合相关研究人员的经验，总结出了基于最短完成时间的应急车辆调度问题。并结合前人的研究成果，建立了数学规划模型，给出了一个简洁易行的两阶段式算法。该算法有效地将物资储备中心与受灾地点构成的网络通过聚类分析，按照车辆的容量约束划分成若干子网络，使得每一个车辆对应一个子网络，然后就可以对子网络进行车辆路径安排，从而将车辆调度问题转化成寻找子网络各个节点的最优顺序问题，该算法有效地解决了一般算法中计算时间过长的缺点，具有较强的应用背景。
　　 (3)结合第二章的研究，主要从寻找最优顺序方面考虑，讨论了在子网络中含有禁止时间窗的车辆路径安排问题。建立了以最快完成时时间为目标函数的带禁止时间窗的应急车辆路径安排模型，并在禁忌搜索算法的基础上设计了该模型的求解算法，运用算例验证了这种方法的有效性。该模型将禁止时间窗应用于封闭式VRP问题中，具有实际应用价值。
　　 (4)主要讨论了基于动态可挽救性的应急车辆调度问题。创造性的建立了以最短完成时间和最大可挽救性为目标的应急车辆调度模型。该模型将可挽救性的相关理论嵌入到规划模型之中，使得模型能结合受灾地点的具体情况提供相应的决策方案，并对基本的禁忌搜索算法进行了改进，给出了该模型的求解算法，并用算例分析了算法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第一章 绪论

1.1 本文研究的目的和意义

1.2 应急物流概述

1.2.1 应急物流的定义

1.2.2 应急物流的特点

1.2.3 应急物流的研究文献综述

1.3 车辆调度优化问题概述

1.3.1 车辆优化调度问题的分类

1.3.2 车辆调度优化问题的描述

1.3.3 问题求解算法

1.3.4 车辆调度优化问题的研究综述

1.4 本文主要内容

第二章 基于最短完成时间和子网络划分的应急车辆调度问题

2.1 问题的描述

2.2 应急车辆调度的相关研究中存在的问题

2.3 基于最短完成时间的应急车辆调度模型和子网络划分的两阶段算法

2.3.1 模型的假设条件

2.3.2 基于最短完成时问的车辆调度模型

2.3.3 基于子网络划分的两阶段算法

2.4 本章小结

第三章 带禁止时间窗的子网络内应急车辆路径优化问题

3.1 通行受限问题及相关研究

3.2 带禁止时间窗的应急车辆路径优化问题的模型及算法

3.2.1 带禁止时间窗的应急物资车辆路径问题的数学模型

3.2.2 模型的禁忌搜索算法

3.3 实际算例

3.4 本章小结

第四章 基于动态可挽救性的应急车辆调度问题

4.1 面向受灾地点的可挽救性评估

4.1.1 可挽救性的概念与特征

4.1.2 可挽救性的评价对象及度量模型

4.1.3 本文的动态可挽救性度量模型

4.2 基于动态可挽救性的应急车辆调度模型

4.2.1 基于动态可挽救性的应急车辆调度双目标模型

4.2.2 模型双目标函数转化

4.3 算例

4.4 本章小结

第五章 研究结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要学术成果

学位论文评阅及答辩情况表