考慮道路修復(fù)的應(yīng)急物資選址與配送雙目標(biāo)優(yōu)化研究

隨著地球生態(tài)環(huán)境惡化，世界各地頻繁突發(fā)自然災(zāi)害，給人類生命安全和社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了巨大威脅。黨和國(guó)家對(duì)于災(zāi)后救援工作給予高度重視，黨的十九屆四中全會(huì)提出了“優(yōu)化我國(guó)應(yīng)急管理能力體系建設(shè)，提高防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力”的努力方向。其中物流工作是決定救援行動(dòng)成功與否的關(guān)鍵[1],而救援物資供應(yīng)的有效性在很大程度上取決于災(zāi)區(qū)道路網(wǎng)絡(luò)的狀況。尤其在極端自然災(zāi)害后，道路、橋梁、隧道等交通基礎(chǔ)設(shè)施中斷，需要及時(shí)修復(fù)受損道路以保障應(yīng)急物資配送效率。因此，有必要對(duì)考慮道路修復(fù)的應(yīng)急物流集成優(yōu)化問(wèn)題展開深入研究[2],提高災(zāi)后應(yīng)急救援的社會(huì)效力和經(jīng)濟(jì)效率。

在考慮道路修復(fù)的應(yīng)急物流集成優(yōu)化研究方面，按照維修車輛的數(shù)量，可分為單維修車輛問(wèn)題和多維修車輛問(wèn)題。在單維修車輛問(wèn)題上，Maya-Duque等[3],Moreno等[4,5]以最小化需求節(jié)點(diǎn)可達(dá)時(shí)間的加權(quán)和為目標(biāo)，研究了維修車輛調(diào)度及救援車輛路徑問(wèn)題。Shin等[6]對(duì)Maya-Duque等的模型進(jìn)行拓展，增加了救援車輛調(diào)度決策，以最小化需求節(jié)點(diǎn)最晚可達(dá)時(shí)間為目標(biāo)，并設(shè)計(jì)蟻群算法進(jìn)行求解。Kim等[7]考慮了修復(fù)工作的黃金時(shí)期，若在黃金時(shí)期后仍未對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行訪問(wèn)將給予較高懲罰，還考慮了修復(fù)工作的完成時(shí)間最小化，同樣設(shè)計(jì)蟻群算法進(jìn)行求解?？梢园l(fā)現(xiàn)，無(wú)法進(jìn)入受災(zāi)地區(qū)會(huì)導(dǎo)致疏散、救援和醫(yī)療援助等活動(dòng)延誤，因此及時(shí)、有效地修復(fù)受損的道路網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)急物流至關(guān)重要。

在多維修車輛問(wèn)題中，對(duì)于某維修車輛負(fù)責(zé)修復(fù)的受損節(jié)點(diǎn)，其他車輛必須等待該受損節(jié)點(diǎn)恢復(fù)才可穿越路網(wǎng)。因此，除考慮救援車輛和維修車輛的配合，各維修車輛也需相互協(xié)同工作。Xu和Song[8]研究了最小化救援物資到達(dá)時(shí)間的災(zāi)后多維修車輛調(diào)度與救援車輛路徑優(yōu)化問(wèn)題。李雙琳和鄭斌[9]構(gòu)建了綜合考慮震后路網(wǎng)搶修排程與應(yīng)急物資配送的動(dòng)態(tài)雙層規(guī)劃模型，并設(shè)計(jì)穩(wěn)態(tài)混合遺傳算法進(jìn)行求解。Li等[10]認(rèn)為災(zāi)后道路修復(fù)工作的開展依賴于有效的后勤保障，將維修車輛調(diào)度與后勤保障調(diào)度進(jìn)行集成優(yōu)化，并設(shè)計(jì)兩階段啟發(fā)式算法進(jìn)行求解。張夢(mèng)玲等[11]為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的物資配送與道路修復(fù)決策，基于手機(jī)定位數(shù)據(jù)構(gòu)建混合整數(shù)線性規(guī)劃模型，并設(shè)計(jì)嵌套遺傳算法和蟻群算法進(jìn)行求解。Moreno等[12]認(rèn)為現(xiàn)有研究忽略了維修車隊(duì)的異質(zhì)性，探究了異構(gòu)多車的道路修復(fù)和救援路徑規(guī)劃問(wèn)題。上述研究表明，多維修車輛和多救援車輛協(xié)同工作更加符合實(shí)際救災(zāi)場(chǎng)景，能有效提升災(zāi)后響應(yīng)階段的應(yīng)急救援效率。

綜上可知，目前路網(wǎng)維修和應(yīng)急物流優(yōu)化已有一定研究成果，但鮮有研究綜合考慮災(zāi)后道路修復(fù)、應(yīng)急物資選址與配送的多目標(biāo)集成優(yōu)化問(wèn)題。而救災(zāi)倉(cāng)庫(kù)的位置對(duì)后續(xù)救援調(diào)配工作的效力和效率具有重大影響，需要在災(zāi)后應(yīng)急管理決策中綜合考慮救災(zāi)倉(cāng)庫(kù)選址。并且由于上述組合優(yōu)化問(wèn)題的復(fù)雜性和災(zāi)后響應(yīng)階段的時(shí)間緊迫性，也難以設(shè)計(jì)有效算法進(jìn)行精確求解。此外，災(zāi)后應(yīng)急物流的首要任務(wù)是減輕災(zāi)民痛苦，必須著重關(guān)注緩解災(zāi)民心理創(chuàng)傷，避免發(fā)生重大社會(huì)問(wèn)題。除了考慮救援經(jīng)濟(jì)成本，救援行動(dòng)對(duì)災(zāi)民心理的影響是不可忽略的社會(huì)成本，也應(yīng)被考慮為一項(xiàng)重要的決策目標(biāo)。

基于此，本文針對(duì)地震等自然災(zāi)害的實(shí)際救援需求，

(1) 綜合考慮災(zāi)民無(wú)法及時(shí)獲得救援物資的痛苦感知和實(shí)際救援經(jīng)濟(jì)支出，并將之量化為匱乏成本和救援成本，構(gòu)建道路修復(fù)、應(yīng)急物資選址與配送的雙目標(biāo)集成優(yōu)化模型。

(2)設(shè)計(jì)基于密度峰值聚類的非支配排序遺傳算法II進(jìn)行求解，并引入初始解生成策略、基于聚類輪廓系數(shù)的不動(dòng)點(diǎn)策略以及變鄰域局部搜索策略對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)。

(3)利用汶川地震案例和隨機(jī)算例，驗(yàn)證上述模型和算法的有效性，并提煉管理啟示。

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