应急服务设施的排队最大覆盖选址模型与算法研究

应急服务设施的排队最大覆盖选址模型与算法研究

论文摘要

近年来,随着突发自然灾害事故发生的日益频繁,其对社会所造成的破坏与影响也呈现出加剧和扩大的趋势。在无法准确预知灾害发生时间和地点的情况下,研究如何有效降低灾害发生后所造成的损失和影响,已成为灾害应急管理的重要课题。已有的研究表明:同灾后的救援相比,灾前的物质储备在时效性和经济性上具有明显的优势,对于有效降低灾害的人员和财产损失有重要作用。应急服务设施的选址问题作为战略决策,它对灾害救援效果的影响是持久和深远的。而在众多的选址理论中,覆盖选址模型在应急服务设施选址问题中具有十分广泛的应用。本文梳理了覆盖选址模型自其提出以来至今的主要发展过程,并对其分类进行了阐述。具体来讲,按照模型的目标函数划分,主要分为集合覆盖和最大覆盖。按照建模所使用的方法,分为确定性模型,概率模型和应用排队论的模型。为了加深对基本模型的理解和提高对模型的应用能力,重点对几类重要的覆盖选址模型做了进一步介绍,包括模型的具体表现形式及其重要假设和不足之处。随后,重点研究了在假设条件和处理方法上更加精确的应用排队论的概率覆盖选址模型。按照排队系统的不同,分别研究了M/M/s/s损失系统和4/G/s非损失系统条件下的排队覆盖选址模型。对于前者,建立了有服务水平保证的排队覆盖选址模型:无法立刻得到服务的需求因不能排队等候而损失,但是任何被覆盖的需求点能够得到服务的概率不小于事先给定的服务水平。并从覆盖量的角度建立了描述模型MCLP-R1和便于求解的整数线性规划模型MCLP-IR2,设计了在需求可以部分满足时的求解算法。结果表明,该算法可以在较短的时间内求得令人满意的解。对于后者,无法立刻得到服务的需求将进行排队等候,但是额外限制了排队等候的时间。考虑到不同的需求指派方式,分别建立了基于系统指派和顾客选择两种指派方式下的模型,QMCLP-SA和QMCLP-NS。对于系统指派方式,设计了求解问题的算法,结果表明:该算法可以在较短的时间内求得令人满意的解,因此可以迅速得出问题的下界。同时,对比分析了以上两种不同指派方式所造成的选址差异,结果表明:系统指派方式具有较高的效率,但是从顾客的角度来看,则可能存在不公平问题;而顾客最近选择方式所得到的结果则恰好相反。最后,对研究的不足和进一步改进的方向做了总结和建议。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 研究主要内容
  • 1.3 研究方法和章节安排
  • 第2章 覆盖选址问题的发展及分类
  • 2.1 确定性覆盖模型
  • 2.1.1 集合覆盖
  • 2.1.2 最大覆盖
  • 2.2 概率覆盖模型
  • 2.2.1 最大期望覆盖
  • 2.2.2 概率集合覆盖
  • 2.2.3 最大可获的性覆盖
  • 2.3 基于排队论的覆盖模型
  • 2.3.1 超立方排队模型
  • 2.3.2 标准的排队论模型
  • 第3章 几类重要的覆盖选址模型
  • 3.1 集合覆盖
  • 3.2 最大覆盖
  • 3.3 最大期望覆盖
  • 3.4 概率集合覆盖与最大可获得性覆盖
  • 第4章 有服务水平保证、基于M/M/s/s排队系统的最大覆盖选址模型
  • 4.1 背景概述
  • 4.2 模型构建
  • 4.3 算法设计
  • 4.4 模型求解
  • 4.5 本章小结
  • 第5章 有等待时间约束、基于M/G/s排队系统的最大覆盖选址模型:系统指派与顾客选择
  • 5.1 背景概述
  • 5.2 模型建立
  • 5.3 算法设计
  • 5.4 模型求解与比较
  • 5.5 本章小结
  • 第6章 总结与展望
  • 6.1 本文总结
  • 6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 求解程序
  • 硕士期间发表论文
  • 相关论文文献

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