CN103593710A - 一种一次性消耗应急物资的调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种一次性消耗应急物资的调度方法，包括确定要运输的应急物资的种类及数量、各种应急物资供应站和应急点；确定出要运输的应急物资的备选运输路段；计算各路段所需的行驶时间；确定出某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径；确定出某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径的道路连通性；建立路径的综合效益优化函数；计算应急物资供应点到应急点的各种可能路径的综合效益优化函数值，函数值最小时对应的路径为该应急物资供应点到应急点最优的运输路径；得到应急物资的调度方案并进行运输调度。本发明采用的是多路径优化选择以及物资分配相结合的方法，进而使应急物资的运输、分配能够在特殊时刻有效地进行调度。

Description

一种一次性消耗应急物资的调度方法

技术领域

本发明涉及资源调度技术领域，具体涉及一种一次性消耗应急物资的调度方法。

背景技术

目前国内外突发事故频发，对社会生活生产都造成了巨大的危害，突发污染事故造成的危害范围广，所需应急物资往往有着需求量大、种类多等特点，应急物资直接影响应急组织的实施，应急物资不到位，突发事故所产生的危害就无法得到控制，因此，对应急物资的调度的研究至关重要。

目前对应急物资的调度组合问题大多局限于对运输路径的研究，并且研究的往往是单一供应点多种运输路径的选择，在选择路径时考虑了诸多因素，然而实际突发污染事故发生后，对于应急物资的需求是大量的并且是紧急的，只研究单供应点到应急点的运输路径往往是不够的，此类的研究没有结合多供应点应急物资的分配运输问题；另外，对于多供应点的应急物资的分配问题总是把用时最短或者费用最少作为优化目标，并且对从供应点到目的地的运输时间也是假设了一个确切的数值，并没有考虑到在运输的途中道路的交通状况即道路连通可靠性所带来的影响，这样就使得所建立的物资分配运输模型不符合实际情况，从而导致决策者对应急物资调度的判断有误，不利于应急组织的实施。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种一次性消耗应急物资的调度方法。

本发明的技术方案是：

一种一次性消耗应急物资的调度方法，包括以下步骤：

步骤1：确定要运输的应急物资的种类及数量、各种应急物资供应站和应急点；

步骤2：根据各种应急物资供应站和应急点，确定出要运输的应急物资的备选运输路段；

步骤3：根据各备选运输路段的零车流量时的行驶时间、机动车的交通量与实际通行能力，计算出各路段所需的行驶时间；

步骤4：根据某个应急物资供应点到应急点所可能经过的路段，确定出某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径，各路径的行驶时间为各路径需经过的路段所需的行驶时间之和；

步骤5：根据各路径需经过的路段机动车的交通量与实际通行能力，计算确定出某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径的道路连通性；

步骤6：根据某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径的行驶时间和道路连通性确定各路径时间效益和道路连通性效益，进而建立路径的综合效益优化函数来描述某个应急物资供应点到应急点运输路径；

步骤7：根据应急物资的种类以及对应急物资的需求程度确定该应急物资供应点到应急点的各种可能路径的时间效益的权重和道路连通性效益的权重，计算应急物资供应点到应急点的各种可能路径的综合效益优化函数值，函数值最小时对应的路径点该应急物资供应点到应急点最优的运输路径；

步骤8：根据各应急物资供应点到应急点的运输路径所需的运输时间，对同类应急物资供应点按该运输时间从小到大进行排序，在满足应急物资的需求量的条件下，把要提供物资供应的供应点中时间最长的作为时间上限；

步骤9：根据应急物资需求量，在小于时间上限的运输时间所对应的应急物资供应点中选择运输费用之和最小的应急物资供应点进行物资分配，该分配方案即该类应急物资的调度方案；

步骤10：根据各类应急物资的调度方案对应急物资进行运输调度。

有益效果：

本发明方法适用于多类应急物资的优化调度，是对常规的应急物资运输的改进，使其更符合于实际情况，采用的是多路径优化选择以及物资分配相结合的方法，进而使应急物资的运输、分配能够在特殊时刻有效地进行调度。常规的应急物资分配模型中的时间优化目标往往采用的是一个确定的数值，这往往和实际情况是不符合的。本方法是采用的一个关于时间和道路连通性的一个综合效用函数来替代之前的时间属性。这样可以根据当时真实的路况数据代入时间和道路连通性属性函数，并根据应急物资的种类确定各属性的权重值，这样所得结果更加符合实际情况，为决策者可提供更加可靠的决策依据。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的一次性消耗应急物资的调度方法流程图；

图2是本发明具体实施方式的运输网络简化示意图；

图3是本发明具体实施方式的运输网络中的每处供应点的运输网络简化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

假设辽河某处有一处企业发生突发性***事故，大量重金属物质流入河流中，需要从物资储备中心紧急运输应急救灾物资到应急点，其运输网络简化如图2所示，假设此次应急所需物资供应点有7处，分别为A、B、C、D、E、F、G。每处的运输网络都可简化如图3所示，设此运输网络图G=(V,E,T,R)，其中，V=(1，2，3，4，5)，1和5分别代表应急物资供应点和应急点，2，3，4为路网中三个节点；E={(i，j)|i,j=1,2,3,4,5;i≠j};T为车辆的行驶时间；R’为道路连通可靠性效用值，研究从物资供应点到应急点的同时兼顾时间效益和风险效益的综合效益值最小的路径选择。

如图1所示，本实施方式的一次性消耗应急物资的调度方法，包括以下步骤：

步骤1：确定要运输的应急物资的种类及数量、各种应急物资供应站和应急点；

步骤2：根据各种应急物资供应站和应急点，确定出要运输的应急物资的备选运输路段；

步骤3：根据如表1所示的各备选运输路段的零车流量时的行驶时间、机动车的交通量与实际通行能力，计算出各路段所需的行驶时间；

表1各物资供应点到应急点的基础信息

各路段所需的行驶时间T：

$T={\mathrm{\Σt}}_{\mathrm{ij}}=\mathrm{\Σ}\left\{t_{\mathrm{ij}}^o\right[1+\mathrm{\α}{\left(\frac{Q_{\mathrm{ij}}}{C_{\mathrm{ij}}}\right)}^{\mathrm{\β}}\left]\right\}$

其中，t为某路段的行驶时间(h)；t⁰为该路段零交通流量时的行驶时间(h)；Q为该路段机动车的交通量(pcu/h)；C为该路段的实际通行能力(pcu/h)；α、β为参数，一般取α=0.15，β=4。

为车辆在路段(i,j)零交通流量时的行驶时间(h)；Q_ij为路段(i,j)上的机动车交通量(pcu/h)；C_ij为路段(i,j)上的实际通行能力(pcu/h)；

步骤4：根据某个应急物资供应点到应急点所可能经过的路段，确定出某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径，各路径的行驶时间为各路径需经过的路段所需的行驶时间之和；

步骤5：根据各路径需经过的路段机动车的交通量与实际通行能力，计算确定出某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径的道路连通性R；

R=Π(1-Q_ij/C_ij)

为满足双目标最小化的一致性，则将上式转换为R'=1-R=1-Π(1-Q_ij/C_ij)

步骤6：根据某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径的行驶时间和道路连通性确定各路径时间效益f₁(x)和道路连通性效益f₂(x)，进而建立路径的综合效益优化函数来描述某个应急物资供应点到应急点运输路径；

$f_1\left(x\right)=\frac{T\left(x\right)-T_{\min }\left(x\right)}{T_{\max }\left(x\right)-T_{\min }\left(x\right)}$

$f_2\left(x\right)=\frac{R^{\′}\left(x\right)-R_{\min }^{\′}\left(x\right)}{R_{\max }^{\′}\left(x\right)-R_{\min }^{\′}\left(x\right)}$

其中，T_min(x)为各路段所需的行驶时间T的最小值，T_max(x)为各路段所需的行驶时间T的最大值，R′_min(x)为道路连通性R的最小值，R′_max(x)为道路连通性R的最大值；

路径的综合效益优化函数：

minU(x)=λf₁(x)+(1-λ)f₂(x)

其中，λ为f₁(x)的权重值，1-λ为f₂(x)的权重值；根据应急物资的种类和对应急物资的要求不同，则λ不同，即当运输的应急物资为化学危险品时，f₂(x)的权重值应大于0.5；当运输的应急物资属于对道路无危害性时，f₂(x)的权重值应小于0.5，以f₁(x)为主，根据应急物资的不同，确定λ后，选择综合效用值最小的路径为最优的运输路径；

步骤7：根据应急物资的种类以及对应急物资的需求程度确定该应急物资供应点到应急点的各种可能路径的时间效益的权重和道路连通性效益的权重，计算应急物资供应点到应急点的各种可能路径的综合效益优化函数值，函数值最小时对应的路径为该应急物资供应点到应急点最优的运输路径；

步骤8：根据各应急物资供应点到应急点的运输路径所需的运输时间，对同类应急物资供应点按该运输时间从小到大进行排序，在满足应急物资的需求量的条件下，把要提供物资供应的供应点中时间最长的作为时间上限；

极小化时间模型

极小化风险模型minR'=min(1-R)=min[1-Π(1-Q_ij/C_ij)]

得到具体时间和风险数值之后再经过无量纲化处理式

和式

后，将最终得到的所有数据带到线性加权效用函数模型，经过整理之后得出表2。

表2各供应点各路径决策指标计算结果

A供应点中当λ∈(0,0.4574)时，路径1-3-5最优当λ∈(0.4574,1)时，路径1-4-5最优。

B供应点中当λ∈(0,0.4401)时，路径1-4-5最优当λ∈(0.4401,1)时，路径1-2-5最优。

C供应点中当λ∈(0,0.2462)时，路径1-3-5最优当λ∈(0.2462,1)时，路径1-2-5最优。

D供应点中当λ∈(0,0.6347)时，路径1-4-5最优当λ∈(0.6317,0.8384)时，路径1-2-5最优当λ∈(0.8384,1)时，路径1-2-4-5最优。

E供应点中当λ∈(0,0.42962)时，路径1-4-5最优当λ∈(0.42962,1)时，路径1-2-3-5最优。

F供应点中当λ∈(0,0.46662)时，路径1-4-5最优当λ∈(0.46662,1)时，路径1-2-5最优。

G供应点中当λ∈(0,0.67539)时，路径1-2-5最优；当λ∈(0.67539,1)时，路径1-4-5最优。

本方法大大降低了权重选取的难度，它不再要求必须给定权重一个确切值，而是只要知道权重在某个小的区间范围内就可以比较各综合效用函数值而选择最优。因此，可以说将权重的选择由某一个特定值拓展到(0,1)之内的某个小区间，这种做法大大减小了决策者确定权重的工作量，也使得求解优化问题更加方便快捷。

步骤9：根据应急物资需求量，在小于时间上限的运输时间所对应的应急物资供应点中选择运输费用之和最小的应急物资供应点进行物资分配，访分配方案即该类应急物资的调度方案；

事故发生后初期，事故发生点(应急点）附近急需50T某物资，以处理河流中的污染物质。据统计调查，周围有7家物资存放点能够往此处运送物资，各个存放点的物资量分别为Ai;各运输成本为每吨Xi。对物资的分配运输进行模拟。

该7处供应点到事故发生点的路径选择如前所述，目前只需确定一个λ值，确定各路径的综合效用函数，为物资分配做基础。各供应点的物资供应量及费用信息如下；

假设λ取值为0.5，即运输时间和道路连通可靠性各占一般比例，各供应点对各路径的选择如下；

各供应点的物资供应量及费用信息如下

由于时间是利用公式算出来的，与实际情况也有差别，因此在接下来的计算中将以0.5小时为节点，将计算结果简化，以下也做这样的处理。例如T=4.0252，在此处将时间简化为4小时。

由上表可知，Ta＝Tc＜Te＝Tf＜Tb＝Td＜Tg,由上述可得，φ₁ ^*={(A,16);(C,11);(E,23)}或φ₁ ^*={(A,16)；(C,11);(F,23)}，所以可得，只需A，C，E或A，C，F三个供应点供应物资，即可满足应急组织的需求，可得，应急物资最快到达也需3.5小时。

由于可由A，C，E，F四点提供应急物资，对于这四个供应点的费用排序是Xa＜Xe＜Xc＝Xf，因此，可得到最佳的物资供应方案为 ${\mathrm{\φ}}_2^{*}=\{(A,16);(E,27);(C,7)\}$ 或 ${\mathrm{\φ}}_2^{*}=\{(A,16);(E,27);(F,7)\},$ 对应的所使用费用为441元。由此可得，应急时间最早且费用最少的应急物资提供方案。

步骤10：根据各类应急物资的调度方案对应急物资进行运输调度。

Claims (1)

1.一种一次性消耗应急物资的调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：确定要运输的应急物资的种类及数量、各种应急物资供应站和应急点；

步骤2：根据各种应急物资供应站和应急点，确定出要运输的应急物资的备选运输路段；

步骤3：根据各备选运输路段的零车流量时的行驶时间、机动车的交通量与实际通行能力，计算出各路段所需的行驶时间；

步骤4：根据某个应急物资供应点到应急点所可能经过的路段，确定出某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径，各路径的行驶时间为各路径需经过的路段所需的行驶时间之和；

步骤5：根据各路径需经过的路段机动车的交通量与实际通行能力，计算确定出某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径的道路连通性；

步骤6：根据某个应急物资供应点到应急点的各种可能路径的行驶时间和道路连通性确定各路径时间效益和道路连通性效益，进而建立路径的综合效益优化函数来描述某个应急物资供应点到应急点运输路径；

步骤7：根据应急物资的种类以及对应急物资的需求程度确定该应急物资供应点到应急点的各种可能路径的时间效益的权重和道路连通性效益的权重，计算应急物资供应点到应急点的各种可能路径的综合效益优化函数值，函数值最小时对应的路径为该应急物资供应点到应急点最优的运输路径；

步骤8：根据各应急物资供应点到应急点的运输路径所需的运输时间，对同类应急物资供应点按该运输时间从小到大进行排序，在满足应急物资的需求量的条件下，把要提供物资供应的供应点中时间最长的作为时间上限；

步骤9：根据应急物资需求量，在小于时间上限的运输时间所对应的应急物资供应点中选择运输费用之和最小的应急物资供应点进行物资分配，该分配方案即该类应急物资的调度方案；

步骤10：根据各类应急物资的调度方案对应急物资进行运输调度。

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