灾后道路抢修模型的仿真与优化研究

摘要

我国是一个自然灾害频发的国家，特别是08年5.12汶川八级大地震，震惊世界，给中华民族生命财产造成了重大损失。当灾害发生时，除直接造成人员及财产的损伤外，还会引起道路网的破坏，使灾区交通无法保持畅通，外界无法及时救援、灾民无法及时逃离至安全避难场所，造成生命及财产的二次损失。因此，路网运输系统是否通畅，在大规模天然灾害后的救灾疏散上，具有决定性的影响。因此决策单位如何在最短的时间内，在环境及效率兼顾的考虑下，快速的规划出抢修调度计划和灾点抢救顺序，就成为当前我国救灾工作研究的一个重点。 本研究针对在灾后大规模的道路网被破坏后，短时间内道路抢修调度的问题进行深入的研究。立足于灾后的实际情况，在不确定的抢修时间下，建立VRP为基础，含有时间窗约束，以总抢修时间，工作队在途时间，灾点抢修风险为目标的模糊多目标道路抢修调度数学模型，使该模型能更好的符合灾后实际情况，同时更好地反映出抢修决策的特性。 在模型的求解上，将仿真和优化的方法相结合，以eM-Plant为平台，设计适合求解应急抢修调度模型的遗传算法，从编码方法、适应度函数、遗传算子等方面对传统遗传算法进行改进。并通过一个算例进行实证分析，证明了模型和算法的有效性，为政府部门在灾害发生时，科学合理地进行抢修调度提供科学依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.3.1 灾后道路抢修调度

1.3.2 车辆调度问题及其算法

1.3.3 系统仿真

1.4 研究的内容和方法

第2章 相关理论综述

2.1 车辆路径问题

2.1.1 车辆路径问题定义与分类

2.1.2 车辆调度问题数学模型

2.1.3 VRP求解方法演进

2.2 遗传算法

2.2.1 遗传算法中的基本概念

2.2.2 遗传算法的内容

2.2.3 遗传算法解题步骤

2.3 多目标规划

2.4 系统仿真

2.4.1 仿真概况

2.4.2 仿真软件eM-Plant

2.5 本章小结

第3章 道路抢修救灾模型的构建

3.1 问题的描述

3.2 前提与假设

3.3 模型的限制

3.3.1 灾点间优先级

3.3.2 灾点的抢修时窗限制

3.4 模型架构

3.5 灾后道路抢修模型的构建

3.6 模型修正

3.7 本章小结

第4章 灾后道路抢修模型的仿真求解

4.1 基于eM-Plant的道路抢修调度的仿真平台

4.2 求解道路抢修的遗传算法

4.2.1 编码及初始群体的产生

4.2.2 适应度评价函数

4.2.3 遗传操作

4.2.4 控制参数和终止条件的确定

4.3 遗传算法在eM-Plant中的实现

4.4 算例分析

4.4.1 系统输入

4.4.2 求解过程

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢