考虑震后道路抢修的多目标应急调度模型∗

为保证救援物资及时、合理地配送至受灾区,将道路抢修情况纳入应急调度优化问题中,引出可变路网结构的概念,基于此情形,考虑受损路段抢修及抢修时间,对车辆运输时间进行修正;以平均车辆运输时间和系统物资未满足度最小化为目标,建立基于灾害抢修的应急调度优化模型;结合改进的最短路Dijkstra算法,设计第二代非支配排序遗传算法（NSGA?II）进行求解。最后以“九寨沟地震”作为算例,与传统模型方案进行比较,验证模型和算法的有效性,为决策者制定应急调度方案和实施提供依据和支持。     

基于多元统计分析的火灾灾后抢险物资配送模型研究

传统物资配送方法存在配送物资效率低、配送成本高等缺点,为了及时确定抢险物资应急救援路线,向火灾受灾点快速配送抢险物资,提出基于多元统计分析的火灾灾后抢险物资配送模型。建模时采用多元统计分析法分析火灾受灾点救援需求和配送路线连通随机性,以及救援出发点对受灾点的最大覆盖范围的限制,利用加权贝叶斯算法将物资配送多目标规划问题转变成单目标规划问题,建立抢险物资配送单目标规划模型;运用遗传算法对模型求解,并采用惩罚函数处理模型中的约束条件,实现物资在受灾点之间均衡分配。     

面向地震灾情时序变化的应急救援物资需求动态预测研究

对应急救援物资需求进行高效、精准的动态预测,是保障受灾群众基本生活、提高灾害应急救助效率的重要技术保障,也是灾害科学研究领域的热点问题。在深入分析地震应急救援及物资需求特点的基础上,提出了"基于时序变化的救灾物资需求预测模型",针对受灾人口的年龄分布对物资需求量的影响进行分析,建立向量模型来描述人口结构对生活类救援物资的影响。综合考虑受灾群众的心理和家庭观念等因素,分析了"不考虑家庭规模"、"典型农村留守人员组成的家庭为主体"、"普通三口之家为主体"等家庭组成,对三种情境下的应急救援物资需求进行了模拟。通过分析生活类物资和取暖御寒类物资的需求变化与受灾人口的变化之间的关系。最后通过实际案例,证明了针对饮用水和帐篷等救援物资动态需求预测模型的合理性。     

基于GIS的灾害疏散模拟及救援调度

台风是我国东南沿海各省夏秋季中经常遭遇的自然灾害。在台风登陆之前，根据气象部门对台风发生过程及发展趋势的分析，预测防御范围，进行必要的应急疏散与救援调度，可以有效地减少人员伤亡和财产损失。研究了城市在风灾情况下进行疏散的模拟方法。将微观离散模型和宏观交通流模型相结合，采用元胞自动机原理和LW宏观交通流理论，建立了城市区域不同类型的疏散模型和应急服务规划模型，进行了人员和车辆的疏散模拟与分析，并在此基础上研制了基于GIS的灾害疏散模拟及救援调度系统，该系统可对城市防灾减灾规划和灾时应急预案的制定提供决策支持。     

震后多品种应急物资多级配送中的选址-路径模型

地震发生后的应急物资配送是地震救援工作开展的关键。震后应急物资配送往往需要建立多级应急物流中心和规划物流中心间的配送路径,而且应急物资的需求具有多样性。基于这些特点,以总运输成本最小为目标,考虑应急物流中心的容量限制以及应急物资配送的多级性和多样性,建立了震后多品种应急物资多级配送选址-路径问题的混合整数规划模型。该模型选择由供应点、物资集散地、配送中心和需求点构成的多级配送网络,将帐篷、食物和药物作为应急救援物资。最后,采用一个汶川地震中物资配送的实例验证了模型的有效性和可行性。     

基于P-center问题的国家级应急物资储备设施选址优化布局研究

中国是世界上受自然灾害影响最严重的国家之一,合理规划国家级应急物资储备设施将极大地减少灾害所造成的损失。考虑到应急管理更关注救援的有效性,本研究构建国家级应急物资储备设施选址模型(EFLP),即拓展的P-center问题,该模型考虑了地区人口分布、经济条件、交通状况和多重覆盖关键地区等综合因素,并利用变邻域(VNS)算法完成求解。研究结果表明,优化布局应急物资储备设施,能够保证应急物资及时送达灾区;同时,实验计算结果显示了变邻域算法的良好性能。     

非常规突发事件救援物资输送的路径优化研究

鉴于非常规突发事件的突发性和不可预测性,为保证救援的有效性,需要及时确定应急救援路径,以最短的时间将足量的救援物资送到事故点。根据事故的严重程度不同,需要不同数量的救援物资。由于救援点的救援物资数量有限,当非常规突发事件灾害性强时,一个救援点无法满足事故点的物资需求,则要求多个临近救援点同时参与输送救援物资的任务。该文主要研究在实时/时变的复杂道路状况下,非常规突发事件发生后多救援点实施的应急救援物资输送的路径优化问题,通过改进遗传算法实现动态路径调整达到求解最短路的目的,实现了应急救援物资路径动态优化,为救援团队提供准确、及时、可视化的救援方案,提升救援效率。     

基于BP神经网络的受灾点的需求紧迫性分级方法

大规模突发事件发生后,往往会涉及到多个受灾区域,使得应急救援的受灾点数目众多。当应急资源有限,运输能力受约束时,为提高应急救援效率,应急物资的调运和配送需要根据受灾点的需求优先级进行。因此,对受灾点进行需求紧迫性的分级排序就非常关键。该文提出了基于BP神经网络的分级方法,构建了影响受灾点的需求紧迫性的评价指标体系,建立了基于BP神经网络的需求紧迫性分级模型。最后,实例验证表明BP神经网络对检验样本的结果输出和期望输出是一致的;并与TOPSIS法、灰色关联分析法和熵权法3种方法的评价结果进行比较,进一步证明了该分级评价方法的科学性和有效性。     

公路交通应急救援路线最小运力的最优恢复

重大自然灾害往往使公路交通网络受到严重破坏。为迅速抢通应急救援路线,借鉴网络堵塞流中最小饱和流的基本理论和方法,提出了最小运力最优恢复模型。运用现代智能算法,寻找路网瘫痪后的网络堵塞点,研究在最小费用情况下受灾区公路交通网络最小运力的恢复问题。并以四川泥石流灾害为背景,测试了应急救援网络模型及其优化算法的可操作性。研究成果可应用于应急救援时运输路线的选择和救援物资的配流。     

依据自然灾害风险区划的应急救援物资储备数量管理——以北京风雹灾为例

自然灾害发生时,应急救援行动是拯救生命、减少损失的重要手段之一,而应急救援物资储备管理是决定应急救援行动成败与否的关键环节。该文以北京市为研究区域,依据防灾、减灾、救灾的基本需求和根本目标,构建区域自然灾害风险评估模型,确定区域自然灾害综合风险值和风险区划图;以北京市风雹灾为例,提出区域自然灾害应急救援物资储备管理的数理模型和集成优化策略。从理论上,为区域自然灾害应急救援物资储备管理决策提供建议。     

灾时应急运输车辆调度模型及算法研究

在归纳一般的物流系统车辆调度模型的基础上,针对灾害时期车辆调度紧迫性的特点建立了紧急情况下的带时间窗约束的车辆应急调度模型。该模型考虑了最少用车量和最快完成任务两种调度目标。针对车辆调度模型用常规解法求解困难的情况,讨论了提高求解效率并适合于计算机程序实现的启发式求解方法,提出了两种基于C-W节约算法的启发式算法,并结合具体案例进行了分析。实例研究表明两种算法均可取得满意的结果。     

基于强化学习布谷鸟搜索算法的应急无人机路径规划

无人机可以在灾后救援中分析灾情,搜寻人员,提高救援的效率。为保证无人机在受灾区域的飞行安全,建立了较为全面的路径模型并提出了高效的求解算法：考虑路径长度、风险成本、高度成本和平滑程度四个指标,建立应急无人机路径规划模型;提出一种基于强化学习的布谷鸟搜索算法对模型求解。实验结果表明：提出的模型和算法能够更加有效地解决应急场景下的无人机路径规划问题,提升无人机在受灾区域飞行的安全性,为应急管理决策者规划出高质量的无人机救援路线。     

考虑惩罚成本和恐慌心理的灾后应急救援决策优化研究

近年来,全球重大突发事件多发频发,如何制定科学合理、高效稳健的灾后应急救援策略十分必要。基于此,将惩罚成本和恐慌心理新概念纳入灾后应急救援决策研究,构建政企协议应急救援决策模型,剖析政企合作灾后应急救援的效用机制与策略选择,并借助数值算例验证模型的有效性。研究结果表明：惩罚成本分担行为和灾后民众恐慌心理程度对灾后应急物资救援效率均存在显著性作用关系。其中,惩罚成本分担行为在分散决策下强化政府统筹调控功能,驱动协议企业完善升级,是促进应急救援系统发挥整体效能的能动因素。而民众恐慌心理程度在集中决策和分散决策情形下均表现为消极制约作用,缩减应急物资服务需求,阻碍应急治理体系优化提升。     

考虑心理成本的灾民转运与物资分配问题研究

紧急救援过程中，灾民转运和物资分配等救援活动的时效性会影响灾民的心理状况及救援效率，而灾民的负面心理又会影响救援活动的顺利开展。针对该问题，以救援效率最大和灾民心理成本最小为目标，构建同时考虑灾民转运和物资分配的集成优化模型，以芦山7.0级地震为案例背景，采用遗传算法对模型求解和参数分析，得到帕累托最优选择方案。结果表明，灾害初期灾民心理成本对救援效率影响较大，但随着时间的推移影响逐渐减弱；灾民等待物资分配的心理成本远大于等待转运的心理成本；灾情严重时，为减少心理成本，物资分配应优先选择按比例分配方式。     

基于系统动力学的台风减灾决策研究

台风破坏性巨大,易与暴雨、洪涝、风暴潮灾害发生碰头现象,严重威胁沿海地区人民的生命和财产安全。因此,台风减灾决策研究对于保护人民生命财产安全至关重要。该文基于系统动力学和多灾种灾害建立防灾减灾模型,包括物资人员调度子块、信息传递子块、灾害系统子块。以海南省海口市台风灾情及政府防灾减灾工作为例进行数值模拟,仿真结果表明:政府资源调度能力越高,城市应急能力达到峰值速率越快;受预警等级及应急能力的影响,信息热度迅速上升至峰值,之后缓慢下降;对建筑物与电力系统进行抗灾加固,降低其脆弱性,提高水库堤坝及交通防灾减灾工作人员配比可以在很大程度上减缓灾情。该模型能为政府制定防灾减灾策略提供理论依据。     

考虑灾民心理的应急设施选址配送问题研究

为提高应急救援效率,结合震后灾民对应急物资的需求的特征,及包含中转设施的应急物资两级调配的特点,提出了一种满意度函数来衡量灾民心理。以灾民感知的满意度最大和系统总成本最小为目标,并结合两级配送网路中应急配送中心的选址问题,建立考虑多物资、多级配送、多模式运输的应急物资配送方案优化模型。利用基于实数编码的遗传算法对模型进行求解,并以汶川地震中的有关数据为例,验证了模型和算法的有效性和可行性。     

小城镇应急物资储备库等级优化配置模型与实证——以北京市房山区为例

"小城镇,大战略"背景下,加强小城镇应急管理成为一项具有重大挑战性的研究课题。针对我国小城镇应急设施选址定量分析文献较少的现实,结合小城镇应急物资储备库管理与物资调度实际,对等级设施选址理论中的最大覆盖模型加以改进,构建了考虑覆盖半径内需求满意差异性,具有单流、嵌套性、同调性特征的小城镇应急物资储备库等级选址模型,并利用蚁群算法进行求解。以北京房山区为例进行实证,以整体应急服务满意度最大为目标,实现了房山区8个区级应急物资储备库、25个乡镇级应急物资储备库的等级优化配置,并绘出配置图,给出房山区应急物资储备库优化配置的相关建议,为我国小城镇应急管理工作的科学化提供一定的决策依据。     

应对重大灾害的轴辐式应急物资储备网络体系

分析了应对重大灾害的应急物资需求的特点和我国现有应急物资储备体系的现状和不足,基于轴辐网络优势,构建了轴辐式应急物资储备网络体系,分析了应急轴辐网络储备体系运行的四个阶段,同时提出了建立轴辐式应急物资储备网络相关具体措施建议,实现中央和地方应急储备库物资、各职能部门储备物资、军队物资、各社会团体储备物资、国内外捐助物资以及企业物资生产能力储备等专业应急物资储备和社会应急物资储备的有效整合,以有助于在较短时间内积聚大量应急物资,扩大应急物资的服务辐射范围,提高应急物资调度效率,以有效应对各类重大灾害。     

大型体育赛事在突发性地震灾害中的应对措施建模

传统震后应急指挥系统应对大型体育赛事突发性地震灾害,未考虑到地震后接受能力不足时,如何解决伤员救助问题,且救援规划时间较长。所以该文提出新的大型体育赛事突发性地震灾害应对措施模型。设计震后任务优先权与时间约束来构建大型体育赛事突发地震灾害时限应急救援指派模型,为灾害地点指派救援队伍;考虑异地疏散的情况,设计GIS技术构建地震应急异地疏散接受能力判断模型,采用模型接口实现模型数据输入、分析与输出,集成地震应急异地疏散接受能力判断模型与GIS技术获取有效的震后地理空间数据,对大型体育赛事现场震后应急异地疏散接受能力做出判断。实验结果表明,所设计模型可有效指派大型体育赛事灾害现场应急救援队伍,应急异地疏散接受能力判断用时均值约为120 s,为大型体育赛事震后救援节约时间。     

台风灾害下城市应急策略对城市应急能力的影响

以台风灾害为背景,分析影响城市应急能力的主要因素,建立了城市应急能力及城市应急弹性的基础模型和拓展模型;通过对不同强度的台风采取不同的城市应急策略,研究了城市应急策略对应急能力和应急弹性的影响;针对连续性台风灾害,比较了混合应急策略与单一应急策略对城市应急能力恢复的影响。结果表明:应对不同强度的台风灾害,城市最优应急策略存在一定差异;调试应急资源和应急系数可以优化应急策略;城市应急弹性能够反映城市应急能力;在连续性灾害中,混合应急策略优于单一应急策略的采用,而且混合应急策略在顺序上的调整不会影响应急成本,但会改变城市应急能力。