城市救援最佳路线的确定

为了提高应急救援的效率,需要在救援前确定一条最优的救援路线,笔者充分考虑城市交通系统的复杂性,以安德伍德(R.T.underwood)模仿流体力学导出的车速——密度模型为基础,采用路段信息表描述城市道路信息,建立城市道路交通数据库。以城市交通路网作为建立事故救援路线的模型基础,根据Floyd算法构造时间矩阵,利用Matlab运行Floyd算法对城市道路通行时间进行优化,确定一条时间最短的救援路线。结果表明,在综合考虑城市交通中的问题后,不同时段救援行动的路线也有所不同,从而大大提高了救援行动的效率。     

矿井火灾避灾与救灾最优路径研究

首先对有烟巷道和安全地点的判定方法进行了描述,然后对最佳避灾与救灾路线的定义进行了说明;综合考虑火灾救援各影响因素,提出了当量长度的概念及其求解方法,并引入到避灾与救灾路径优化模型中,建立了矿井火灾救援辅助决策支持系统。最后以河南新峰煤矿为例,基于Matlab仿真软件求解最优路径,运行结果可以为矿井火灾救援提供决策支持。     

考虑台风动态路径影响的疏散车辆路径规划研究

为了解决强台风灾害下的人群转移安置问题,以2021年第6号台风“烟花”影响下上海市金山区人群转移安置为例,采用ArcGIS空间分析进行集结点选址,以集结点到避难所距离最短为优化目标,考虑疏散需求、避难所容量等约束条件,建立避难所选址模型。考虑台风移动路径影响,以疏散车辆行驶距离最短及转移风险最小为优化目标,建立疏散车辆路径规划模型,并设计遗传算法对其进行求解。研究结果表明：该方法能够求出台风路径影响下的车辆路径规划方案。研究结果可为台风灾害下人群转移安置方案提供参考。     

高速公路建设期突发事件路网协同救援模型研究

针对我国高速公路建设突发事件应急救援管理的现状,基于协同思想并结合应急管理技术,提出"点-层"辐射的多级响应、逐级控制应急救援模式;以应急物资准备时间、应急救援响应延误时间和应急救援行程时间3个子目标最小为目标函数,建立了高速公路建设突发事件协同应急救援模型;应用格林希尔茨公式动态求解路网中各路段权值参数,得出"节点-节点"路径权值矩阵,并结合Dijkstra算法求解时间最短救援路径,以求得各子目标函数的最优解,并最终确定最优应急救援方案。将该研究成果应用于某高速公路特大桥项目施工突发事件应急救援中,得出其最短救援时间为16.25 min,比原应急预案标准提出的30 min救援时间节省约14 min,表明该研究成果有一定可行性和有效性。     

海底隧道火灾救援搜索优化研究

为提高海底隧道火灾搜索效率,基于隧道火灾情景分析,建立时间最短的火灾救援搜索优化模型。首先,考虑海底隧道结构特点和CO浓度对救援效果的影响,给出模型的目标函数与限制条件,提升模型的适用性。然后,改进蚁群优化算法(ACA)的邻接矩阵和启发式函数确立规则,以克服搜索网络复杂和路径选择策略单一的问题,并求解模型。最后,以翔安海底隧道火灾为例进行模拟。结果表明,使用该模型在实现路径最短目标的同时,能优先对CO浓度较高的点进行救援搜索,降低CO对滞留人员的伤害。     

基于A*算法城市应急救援最优路径决策

最短路径是城市应急救援是否及时的关键因素,A*算法是寻求最短路径的有效算法。本文分析影响救援力量到达救援地点的相关因素,通过MATLAB建立模型,采用A*算法寻找到从应急救援力量所在点到应急事件发生点的最优路径,实现了救援路径的智能选择和应急救援力量的高效优化。该算法在城市应急救援中具有一定的实用性。     

危险品事故泄漏模糊路网应急资源优化研究

当危险品大规模泄漏事故发生后,应急物资快速配送对于减轻危险品对人员伤害和挽救损失有重要意义。首先从损毁路网修复和救援物资2个方面建立双层模型,从有限物资分配修复损毁路网和救援上进行优化分配,并通过路径优化时间最短分配物资,使应急救援系统的损失最小化。利用宽容分层的方法对模型进行求解,求解最优的物资分配和运输路径方案。最后利用算例,对模型和算法进行检验,找出需要修复受损路网中关键路段。     

时间限定条件下突发事故资源调度方案

面对数量较多需要及时处理的突发事故,为了满足最短应急时间限制,最低应急资源数和最少的出救点等目标,在事故应急方案选择时给出一个反映决策者对时间和费用偏好的折中方案十分必要.从实际应用出发,运用模糊优化方法研究时间与资源限制条件下的多出救点组合模型求解问题.给出了限制期条件下,应急时间最短的资源调度方法以及限制期条件下出救点数目最少的应急模型,从理论上证明了模型求解方法的正确性.在给定限制期条件下,救援网络中最优路线的求解,即通过分析得出超时风险最小的出救路径,并求出了应急路径的可信度.通过算例说明该计算方法的具体应用,为突发事故处理资源调度的智能化提供参考.     

最短路径算法在事故应急救援中的应用

本文主要研究了单源最短路径优化节点的技术和方法,并将其运用于事故的应急救援中,同时提出了技术支持系统中最短路径可视化的优化结构框架。结合单源最短路径算法,在地理信息系统中以数字高程模型和卫星影像数据为基础,针对事故危险区域开发出人员疏散和救援的最短路径可视化算法。此项技术完善了应急救援路径自动化选择模式,为事故中迅速展开人员疏散和组织有效的应急救援工作提供强有力的技术支持。     

基于火场预测和多出口决策的协同进化救援路径优化方法

为给深入火场救援的消防员提供最佳救援路线,掌握营救和自救时机,通过改变涟漪规则、动态调整扩散速度、多出口决策设置来改进基于涟漪扩散算法(RSA)协同进化路径优化方法(CEPO)。基于火场预测和多出口决策提出协同进化救援路径优化(CERPO)方法,并以湖北某校教学楼火灾扩散仿真模拟为背景,在不同时间节点情境下规划最佳救援往返路径并比较路径异同,与D^*算法对比验证CERPO有效性和灵活性。研究结果表明：CERPO能基于火灾预测提前避障规划最佳路径,并在第500 s情境下及时启动多出口决策,规划新的撤离路径;CERPO与传统算法相比可避免绕路,提高消防救援效率,研究结果可为救援路径规划提供参考。     

人群分区疏散优化算法研究

在疏散过程中,出口利用不均现象时有发生,距离最短路径并不一定是最快的路径。提出了大规模人群分区疏散优化算法,该算法以疏散时间最短为目标,综合考虑了人群分布、出口位置、出口宽度等因素,通过迭代计算,求解每个行人的最优出口选择,从而得到优化疏散分区结果。以具有多个出口的某大型步行商业街区疏散为例,利用经典的无后退有偏随机行走模型进行模拟计算,对是否采用优化分区的疏散时间进行了比较分析。结果表明:采用优化分区疏散时,部分人员放弃路径最短的疏散出口,而被导向选择宽度较宽和附近人员密度较低的出口,从而提高整体疏散效率。该算法解决了以距离最短为目标的疏散分区方式导致的出口利用不均和不充分的现象,有效提高了疏散效率,对于区域分区疏散策略的制定具有一定指导意义。     

直升机失事应急救援路线双目标优化研究

近年来直升机失事事故呈上升趋势,直接威胁到人民生命财产安全,并产生严重的经济、政治负面影响。为此,研究直升机失事应急救援路线的多目标优化问题,在提出的应急救援路径选择模型中,考虑了直升机失事所造成的次生灾害对弧段路况的影响,优化目标是最小化路线的通行时间和当量长度。基于启发式思想,设计了求解这一模型的双目标优化算法,并给出了算法的正确性证明,实例模拟说明了模型和算法的有效性和可行性。     

基于元胞自动机的应急疏散最短路径优化算法

为科学、高效地规划应急疏散最短路径,建立人员对障碍物的绕行距离场,提出一种基于元胞自动机的全局最短路径(GSPCA)优化算法;设置GSPCA_2D和GSPCA_3D等2种求解模式,并将该算法与基于欧氏距离的启发式搜索算法(A*算法)进行最短路径规划对比试验,分析GSPCA算法的特点和适用性。结果表明:与A*算法相比,GSPCA优化算法搜索结果全局性更好,可避免出现贴壁绕行现象,其最短路径平均缩短12. 39%(GSPCA_2D)、16. 82%(GSPCA_3D); GSPCA算法能考虑地形因素,可根据地形特征和实际应用需求合理选择求解模式。     

应急救援多目标时限指派模型

为实现应急救援队伍的合理派遣,对应急救援队伍的救援效率、救援物资消耗、最佳救援时间等因素进行分析。突出应急救援的时效性和救援目标的多属性特征,提出在保证应急救援最短时限的前提下,以应急救援效率最大化、物资消耗最小化为优化目标,构建最短时限应急救援多目标指派模型。采用线性加权和法将多目标化为单目标决策问题,运用两阶段法对模型进行求解。数值计算结果表明:最短时限的引入能有效实现应急救援队伍合理、公平派遣。     

危险品泄漏事故后动态路网应急疏散研究

在建立以最短车辆总疏散时间为目标的应急车辆疏散模型过程中,考虑路网上的车流是时变的,以动态交通流分配理论对应急车辆流进行优化分配。基于计算的复杂性和粒子群算法(PSO)的优点,采用PSO对模型进行求解。算例试验结果表明,优化后的方案能够减轻整个疏散车辆的拥堵程度,为应急管理部门决策提供理论支持。     

多出口条件下应急疏散路径优化模型

为减少拥堵发生概率,考虑多出口条件下疏散人群路径选择特点,建立应急疏散路径优化模型。首先以疏散通道布置方位为基础,建立疏散网络,确定可行疏散路径集合,考虑人群流量与排队时间动态关系,计算人群雍滞时间,表征路径当量长度,迭代可行路径集合;然后以疏散总时间最短为目标,修正Dijkstra算法目标函数,全局搜索时间最优路径,分配疏散方案;最后通过某多出口疏散案例,对比传统最短路径和优化最短时间疏散方案疏散总时间,验证模型的有效性。结果表明:优化后的疏散方案排队总时间与疏散总时间均小于传统疏散模型,疏散出口利用率更高,人流分布更为均匀,疏散路径重叠概率较小,有效提升了疏散效率。     

考虑街区尺寸的应急救援路径选择仿真研究

为分析街区尺寸对应急救援车辆行程时间的影响,基于小（120 m）、中（264 m）、大（440 m）3种典型街区尺寸,将救援车辆行程时间分为街区内、外2部分,以总行程时间最小为目标,构建基于背景流量水平的救援车辆路径选择仿真模型。设置4种救援场景,分别求解各救援场景在不同街区尺寸下的最短路径时间、冗余度及复杂度。结果表明:街区尺寸对街区内、外部救援时间均有影响,而前者在救援路径距离较短、街区尺寸较大的路网中占据较大比例（可达50%以上）;救援路径包含路段的流量较小时,中、大街区尺寸路网表现类似,而高流量下大尺寸具备更优的救援时间;街区尺寸越小,救援路径冗余度与复杂度均越大。     

贫信息情况下的应急救援路径选择模型

为及时获取突发事件后的最优应急救援路径,首先运用Zadeh模糊算子量化路段行程速度的模糊性,引入随机动态变量表征路段行程时间的随机性,以此刻画具有模糊性与随机性的贫信息路网环境;然后结合随机一致性条件,构建该环境下的应急救援路径选择模型,再通过数学归纳法将其转化为鲁棒优化模型,并利用改进Dijkstra算法完成求解;最后用KAUFMAN路网验证模型的有效性。结果表明:基于2类不同的Zadeh模糊算子估算路段行程速度,其平均绝对误差为6. 271km/h;与传统方法相比,用鲁棒优化模型得到的应急救援路径行程时间更短;而且这种模型的算法复杂度为多项式形式,故可应用于大规模路网。     

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。     

应急物资调运的动态协同决策优化建模仿真

为有效解决应急物资调运决策问题,提高应急物资利用率。总结应急物资调运基本流程、管理方法及存在问题,分析应急物资调运系统动静态资源、灾害分布及优先级等因素,借鉴动态调配 Multi Agent方法研究应急救援保障部门间协同作用,对应急物资调运系统供需路径与救援时效进行分析,构建应急物资调运系统高效、及时、低成本的动态调度模型,同时基于多源时间最短路径问题以及Floyd Warshall算法对模型进行求解仿真,得出应急物资最优调运路径和参与调配储存点组合。结果表明:动态调运决策模型可从备选集合中快速搜索应急调运所需最佳方案,能为应急救援提供更加可靠的保障。