灾害救援中基于民众心理感知的应急物资多阶段分配问题研究

为有效解决在保证高效完成救援任务的同时考虑受灾民众行为，进而提高灾民对救援处置效果的满意度问题，结合行为运筹学相关理论和不公平厌恶理论，提出民众对于应急物资到达时间的风险感知度量模型，以及民众对于所得到的应急物资数量的公平满意度度量模型，构建基于灾民心理感知的应急物资多阶段调度模型，解决应急物资到达时间风险感知、物资分发数量公平满意度等多目标下的调配决策问题；设计基于蚁群优化思想的求解算法。研究结果表明:通过实例分析对比验证了模型在提升灾区民众对于应急物资分发策略满意度方面的有效性。     

多维公平测度下考虑灾民心理痛苦效应的应急资源调配*

为有效降低灾后初期应急资源短缺情况下灾民生理和心理受到的伤害,提出等待效应和短缺效应衡量救援过程中的灾民心理痛苦效应,同时耦合时间和供需情况2个维度测度救援过程中的公平性指标,构建调度总时间最短、时间攀比最小和灾民心理痛苦效应最低的多目标应急资源调配模型,研究多灾点、多配送中心、多种类物资救援场景下的应急资源分配和路径规划决策选择问题。应用NSGA-Ⅱ算法对模型求解,以新冠疫情下武汉市医疗物资调度为算例分析验证模型的有效性。结果表明:模型和算法能有效减少供不应求情况下的灾民心理痛苦效应,保证救援活动的公平性,能得到不同目标偏好下的应急资源调配方案。     

基于双层规划的应急物资调配研究

为在突发性自然灾害发生后的黄金救援时间内，使各应急物资调配中心的物资在最短时间内高效地运往各受灾点，最大程度地平衡受灾程度不同的受灾点群众对应急物资救援的心理满意度，构建以应急物资救援时间最短为目标的上层模型；通过借鉴前景理论量化受灾群众的心理满意度，在考虑各受灾点对有限应急物资存在竞争关系的基础上，建立下层非合作博弈模型；设计遗传算法求解上层模型、改进粒子群算法求解下层模型的层次混合算法。结果表明:构建的多应急物资调配中心多受灾点的非线性整数双层规划模型，使应急物资的调配具有时效性，且更加客观地衡量各灾点物资调配的公平合理性，该模型为应急物资调配研究提供借鉴与参考。     

考虑受灾点需求时间窗的应急物资配送车辆路径规划研究

为解决灾后应急物资亟待配送到灾区的现实问题，提高应急物资配送效率，考虑灾区对应急物资的需求紧迫程度的差异，建立软硬时间窗综合约束情况下以应急物资配送的总延迟时间最短、软时间窗的惩罚成本最小、硬时间窗的不满足个数最少为目标的应急物资车辆配送路径方案生成模型。前期对路网数据预处理，形成配送中心到受灾点的多对多时间最短路径集合，后期根据目标和约束进行模型构建，并利用遗传算法求解。引入算例分析对模型的有效性进行验证。结果表明:该模型可综合考虑软硬时间窗的影响，形成高效的应急物资车辆路径配送方案，可对灾后整体的应急方案制定提供帮助，具有较好的可行性和现实意义。     

突发洪涝灾害下考虑需求的应急资源调度研究

为实现灾区应急物资的高效配送,采用时空网络约束调度车辆,以各受灾点实际需求率最大、应急物资运输成本最低和车辆运输风险最小为目标,建立多目标应急物资调度规划模型,采用带精英策略的非支配排序遗传算法求解模型,最后通过实例验证。研究结果表明：洪涝灾害中,降雨量的增加会导致实际物资需求率、配送风险以及配送成本的增加,最大化实际物资需求率有助于提高物资利用率,减少物资成本并降低物资配送风险。研究结果可为灾前预防和灾中决策提供参考。     

考虑资源和时间窗约束的应急物资调配模型

针对灾后初期应急物资紧缺以及不同受灾点、不同应急物资时间窗约束亦不相同的情况,开展应急物资配送以及车辆路径规划问题研究;以最大化时间满意度和需求满意度为目标,同时兼顾应急救援过程中的公平性原则,构建基于综合时间窗约束下的应急物资配送路径方案生成模型;采用亚当斯的公平分配理论计算需求满意度,并通过遗传算法原理求解模型;结合实际案例,对比分析不同公平分配方法求解所得结果,从而选择最佳物资调配方案,并识别物资配送路径中关键路段,以便加强防护,保障物资运输通畅。结果表明:该方法可高效解决资源紧缺情况下应急物资调配及车辆路径方案生成问题,并能有效识别关键运输路段。     

考虑物资损毁对心理影响的应急物流配送模型

为提高应急救援效率与物资配送效益,针对自然灾害应急救援中物资受损的现实情况,考虑物资损毁率对灾民心理影响的上下限及其对物资分配的影响,建立灾民对物资损毁的容忍度函数,量化灾民心理;以系统总运行成本最小和灾民对物资损毁的期望不可容忍程度赋权的有效物资满足率最大为目标,建立考虑多周期、多物资、多灾害演化情景的配送中心到受灾点的动态应急物流配送优化模型;以四川地震带的相关数据建立算例,通过Matlab求解,对比所得方案,验证模型有效性。结果表明:引入灾民对物资损毁的容忍度的模型,能在优化总成本的同时,保障需求紧迫程度较高的受灾点的物资供给。     

供需不平衡条件下的区域应急物资调配模型研究

为实现应急物资在供应点和受灾点之间的高效率调配,解决应急物资供应量有限、供应点分散和调配时间受约束的问题,应在三级应急物资调配系统的基础上,建立供需不平衡条件下的区域应急物资调配模型。基于非线性规划理论建立上述模型,以调配系统损失最小化为目标,用PSONIW算法对调配模型进行求解,并以地震灾害为研究背景设计仿真算例。结果表明,用所建模型能保证各受灾点的应急物资满足率高于公平系数;突发事件造成道路受损后,从供应点到受灾点的应急物资调配,应该充分考虑实际道路通行情况;模型求解结果与实际情况较为吻合。     

突发洪涝灾害中考虑心理焦虑影响的多周期应急物资调度研究

在突发洪涝灾害背景下，综合考虑应急物资短缺率、动态降雨量预报，以及物资供应周期时长等因素对灾区群众心理焦虑的影响作用并建立相应的心理焦虑量化函数。在此基础上以最小化物流成本和心理焦虑成本为目标，构建突发洪涝灾害背景下的多周期应急物资调度模型，并通过快速非支配排序遗传算法对模型进行求解。最后，以2021年7月河南省暴雨事件为案例进行实例验证分析，结果表明：1)相比于基础应急物资调度模型，本文提出的考虑心理焦虑成本的模型会增加20.09%的物流成本，但焦虑成本降低了93.57%;2)对供应周期时长的敏感性分析表明，当供应周期时长由72 h降至48 h,物流成本提高29.00%,焦虑成本下降43.70%;周期时长由48 h降至24 h,物流成本增加49.81%,焦虑成本下降51.41%。研究结论有助于应急管理部门更好地制定适用于洪涝灾害的应急物资调度方案。     

震后初期应急物流公私协同的动态LAP模型

针对震后初期灾区应急物资严重短缺的现实情况,为满足多主体的不同应急需求,基于公平与效率兼顾的视角,构建满意度最大、总成本最小、人员损失最小的多周期、多目标、多物资的公私物流资源整合的双层动态选址-分配(LAP)模型,上层以商品满足率最大为目标,下层以时间满足率最大为目标;设计遗传算法进行优化求解;最后以汶川地震为例,验证模型和算法的有效性。结果表明:所建模型可以实现震后初期公私物流协同作用下的多物资动态LAP决策,而且兼顾公平和效率。     

海上溢油事故双目标应急物资调度模型

为满足海上溢油事故发生后的应急物资需求,最大程度减少事故带来的损失,根据海上溢油应急物资调度的特点,构建基于应急物资需求量和调度时间模糊不确定下应急成本最小和延误时间最少的双目标调度模型。引入三角模糊函数描述应急物资调度中物资需求量和调度时间的不确定性,构建模糊环境下溢油事故点对应急物资应急成本最小和应急延误时间最少的双目标模型,利用遗传算法求解,并通过算例分析证明了该方法的有效性。结果表明,三角模糊数能很好地表征调度中物资需求量和时间的不确定性及模糊属性,确定的调度方案能为海上溢油事故发生时应急物资调度提供决策依据。     

考虑区域灾情分级的应急物资公平调度优化模型

为解决不同受灾点应急物资公平调度的问题,受分区分级精准防控思想的启发,考虑同级间各灾点应急物资最小未满意度为基准设计公平性衡量指标,以最小化调度时间和最大化应急物资分配公平性为目标,构建一种新的考虑差异化灾情分级的应急物资公平调度优化模型,运用遗传算法求解模型,以新冠疫情重灾区湖北省作为案例仿真模拟.结果 表明:该模型...     

考虑成本的多出救点多物资应急调度研究

为减少应急资源调度过程中发生的经济损失,在某些最短完成时间值要求不十分敏感的应急资源调度基础上,提出引入资源需求紧迫程度的多出救点多物资调度模型,同时定义调度成本目标函数,并结合分治算法基本思想,求解综合调度效益最高的出救点方案,最后进行实例分析和对比分析。结果表明:在对应急资源储备仓库进行选择时,需求紧迫度的引入能极大地改善调度的盲目性,结合基于道路因素建立的成本函数能有效地减少不必要的调度成本,从而提高资源调度的综合效益。     

需求干扰下的两阶段应急资源调度问题

针对地震等突发事件发生时应急物资需求存在动态变化的特点,提出了两阶段应急资源调度模型:应急救援集散中心灾前选择模型和灾后的应急救援调度-重调度多目标优化模型。第一阶段采用分支定界算法选取应急物资集散中心;第二阶段针对需求干扰下的重调度问题,设计最小化总运行成本、总运行时间和最大化满意度的多目标遗传算法。算例实验结果表明,所设计的遗传算法可以得到满意的Pareto前沿,决策者可以根据需要选择适当的优化方案以实现应急救援的合理调度。     

考虑多主体心理效应的应急资源调度超网络模型

为探究不同人员主体心理效应对应急资源调度过程的影响,运用超网络工具,定量描述差异化应急主体协调运作下不同属性应急网络的相互作用;同时,针对实际调度过程中出现的供需矛盾,引入行为科学理论,量化表示决策者后悔和灾民失望心理,并将其融入到应急资源优化调度问题中;建立以调度时间、应急成本、救援效应为目标函数的应急资源调度超网络模型,将模型转化为变分不等式等价形式,应用修正投影算法对模型进行求解。结果表明:该模型可有效解决多人员主体心理作用下的应急资源协调调度问题;应急主体关联度、灾害风险度、决策者后悔心理和后悔规避行为以及灾民失望心理和失望规避行为对应急资源调度方案的制定有着重要的影响。     

多应急点多需求点物资调度的灰色多目标规划

为了研究在信息不确定情况下,应急物资需求量和应急时间为区间数的物资调度问题,基于灰色系统理论构建多目标规划模型,结合实例并采用灰色区间数求解方法,计算物资调度方案。结果表明:应急物资调度与区间参数取值无关,相关调度模型与算法对应急初期的实际物资调度具有参考意义;运用灰色区间数描述调度中的不确定因素,有助于提高实际物资调度过程中的准确性。     

考虑期权采购的应急物资多种供应方式协调优化模型

突发事件的不确定性为灾后应急物资供应带来巨大挑战，而灾前政府难以控制相关应急物资的储备量及成本。实物储备、期权采购和市场化采购3种应急物资供应方式在灾前灾后应急物资保障具备各自的优势和弊端。仅靠单种物资供应方式难以权衡当前应急物资保障对经济性和时效性的要求，因此，需要将3种物资供应方式进行协调优化。对比3种供应方式在成本与效率方面的差异，利用期权采购弥补其他方式在成本和时效方面的不足，将3种物资采购方式协调整合。以政府和供应商双方签订期权契约为前提建立多种采购方式协调优化模型，通过优化算法求解模型。最后通过算例分析验证得出结论。研究结果表明:存在基于期权采购的多种采购方式并存的应急物资保障机制，可使应急物资供应的成本和效率得以权衡。     

基于多需求点的震灾应急物资调度模型研究

为了解决震后应急物资调度中,因不考虑各应急需求点灾情差异和需求差异带来的决策结果不够合理的问题,采用改进的专家打分法将收集到的灾情信息量化为灾情因子,在此基础上建立应急成本和应急延误时间的多目标模型。采用逐步法求解,为每一个应急需求点确定提供应急物资的供应点及供应量。将此方法运用到云南发生的某地震灾后救援中,计算得出与3个应急需求点对应的应急供应点及其供应量。     

基于前景理论的应急物资需求动态调整模型

为保障应急物资需求预测的合理性,充分考虑灾后不确定因素和决策者的主观因素,建立基于前景理论(PT)的应急物资需求动态调整模型。首先,将决策者的心理感知价值分为方案有效和方案无效2种,以决策者不同时刻的心理预期作为动态参考点;然后,通过确定价值函数和情景概率权重计算方案综合前景价值,求得前景值最小的应急物资需求预测方案;最后,分别就风险偏好、风险规避系数以及收益感知概率系数和损失感知概率系数进行灵敏度分析。所建模型的有效性为一实例数据所验证。结果表明:根据灾情动态变化所建立的调整模型,更切合灾后救援的实际情况,有助于求出最佳预测方案,提高决策质量和救援效率。     

基于多式联运的应急物资供应多目标优化研究

为解决灾后应急物资供应问题,针对运输的紧迫性和逐级调配的现实模式,采用货车-飞机-货车联合运输的方式,结合由物资供应点-中转点-分配中心-需求点构成的4级服务网络,从政府、受灾者和救援人员3方的角度,建立以最小化系统总运营成本、总运输时间和运输车辆驾驶员心理成本为目标的多目标混合整数动态规划模型,并采用Epsilon约束算法求解模型,分析关键参数的灵敏度,结合案例计算验证模型运算效率。结果表明：该模型能够得到一组有效的非支配解,即Pareto前沿,提供不同决策侧重点的多阶段物资调配方案;中转物资单位操作时间过长或过短都会导致救援总时间增加;系统总成本不会随着驾驶员心理极限运输时长的改变单调变化。