時(shí)變語(yǔ)義下應(yīng)急物資布局與調(diào)度方法研究

班 亞

重慶市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院，重慶 401120

應(yīng)急救援中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)是災(zāi)區(qū)緊缺物資的供應(yīng)，即應(yīng)急物資布局與調(diào)度，其水平直接關(guān)系著應(yīng)急救援的效率。由于影響應(yīng)急物資布局與調(diào)度的因素具有微觀和宏觀時(shí)變性，為提升應(yīng)急救援能力，有必要研究應(yīng)急物資布局與調(diào)度的時(shí)變分析方法。論文分析了突發(fā)事件應(yīng)急物資布局與調(diào)度過(guò)程，并以此為指導(dǎo)構(gòu)建支持時(shí)空過(guò)程表達(dá)的應(yīng)急物資布局與調(diào)度時(shí)空數(shù)據(jù)模型，以時(shí)空數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，進(jìn)行應(yīng)急物資優(yōu)化布局時(shí)變分析、時(shí)變網(wǎng)絡(luò)可靠性分析和應(yīng)急物資調(diào)度時(shí)變分析。主要研究?jī)?nèi)容如下：

(1) 針對(duì)應(yīng)急物資布局與調(diào)度時(shí)空過(guò)程，分析了應(yīng)急物資優(yōu)化布局及調(diào)度主題相關(guān)的要素及要素的屬性特征。在時(shí)空過(guò)程建模的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了應(yīng)急物資布局與調(diào)度時(shí)空概念模型。以概念模型為指導(dǎo)，引入邏輯時(shí)空謂詞，并擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)連通度和穩(wěn)定度網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義，構(gòu)建了時(shí)空一體化應(yīng)急物資布局與調(diào)度時(shí)空邏輯模型。以地震災(zāi)害時(shí)空過(guò)程為例，構(gòu)建地震災(zāi)害時(shí)空過(guò)程模型，以圖論和元組表達(dá)時(shí)空過(guò)程，并進(jìn)行增強(qiáng)語(yǔ)義查詢(xún)，驗(yàn)證了模型的可行性和實(shí)用性。

(2) 從應(yīng)急物資空間優(yōu)化布局的實(shí)際需求出發(fā)，考慮應(yīng)急物資布局的微觀時(shí)變性和宏觀時(shí)變性，結(jié)合應(yīng)急物資布局與調(diào)度時(shí)空數(shù)據(jù)模型，建立了針對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急初期和中后期應(yīng)急物流中心選址模型和應(yīng)急物資配置模型。選址模型以行程時(shí)間最小化、應(yīng)急物資需求最低等級(jí)覆蓋、交通便利度和穩(wěn)定度最大化為目標(biāo)，同時(shí)兼顧了各應(yīng)急階段的應(yīng)急任務(wù)。應(yīng)急初期階段分為充足條件下的空間優(yōu)化布局和供應(yīng)不足條件下的空間優(yōu)化布局，分別以物資延誤總時(shí)間和應(yīng)急時(shí)間滿意度為約束。應(yīng)急中后期分為應(yīng)急成本、應(yīng)急物資延誤總時(shí)間以及兼顧應(yīng)急成本和延誤總時(shí)間為約束的空間優(yōu)化布局。采用蟻群算法求解模型，并設(shè)計(jì)了算法。采用Pareto信息素更新規(guī)則，可以較大地減少對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題先驗(yàn)知識(shí)依賴(lài)，引入精英檔案增加了算法的探索性，加速了全局非劣解搜索速度。設(shè)計(jì)了算例驗(yàn)證模型及求解算法，實(shí)例結(jié)果分析表明，提出的模型及求解算法能對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效地求解。

(3) 分析了交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)可靠性研究現(xiàn)狀，基于GO法基本原理，結(jié)合應(yīng)急物資調(diào)度時(shí)空數(shù)據(jù)模型，提出了基于GO法的時(shí)變網(wǎng)絡(luò)可靠性分析方法，將GO法中的5種操作符應(yīng)用到交通網(wǎng)絡(luò)GO圖構(gòu)建，并改造運(yùn)算規(guī)則使之具有時(shí)變特性。給出了時(shí)變網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)和弧段翻譯成GO圖元件的方法，實(shí)例表明該方法具有較好的實(shí)用性和有效性。

(4) 從應(yīng)急物資調(diào)度的實(shí)際需求出發(fā)，考慮到突發(fā)事件應(yīng)急物資調(diào)度微觀和宏觀時(shí)變性，結(jié)合應(yīng)急物資調(diào)度時(shí)空模型，構(gòu)建了不同應(yīng)急階段的應(yīng)急物資調(diào)度數(shù)學(xué)模型。模型除了以行程時(shí)間最小化、調(diào)度線路可靠度最大化為目標(biāo)外，還增加了不同階段的路徑規(guī)劃目標(biāo)。應(yīng)急物資調(diào)度初期分為物資供應(yīng)充足和供應(yīng)不足條件下的調(diào)度，分別增加了延誤總時(shí)間最小化和到達(dá)應(yīng)急物資數(shù)量滿意度及物資到達(dá)時(shí)間滿意度最大化目標(biāo)。應(yīng)急物資調(diào)度中后期，分別增加了應(yīng)急成本最小化、物資延誤總時(shí)間最小化及兼顧應(yīng)急成本最小化和物資延誤總時(shí)間最小化的目標(biāo)。模型解決了多供應(yīng)點(diǎn)、多需求點(diǎn)、多物資類(lèi)型協(xié)調(diào)調(diào)度資源的問(wèn)題。采用蟻群算法求解模型。將問(wèn)題分解成應(yīng)急物資配置問(wèn)題和調(diào)度路徑規(guī)劃問(wèn)題，分別設(shè)計(jì)了應(yīng)急物資定位配置蟻群系統(tǒng)和應(yīng)急物資調(diào)度線路規(guī)劃蟻群系統(tǒng)，兩個(gè)蟻群系統(tǒng)并行計(jì)算、協(xié)同完成模型求解。針對(duì)不同應(yīng)急階段，兩個(gè)蟻群系統(tǒng)設(shè)計(jì)了不同的啟發(fā)式信息，提高了蟻群非劣最優(yōu)解搜索效率。