考虑拓扑脆弱性的应急储备点选址与物资分配模型研究

论文摘要

大规模突发事件不仅具有突发性、不确定性、危害性等特征,其造成的受灾面积大、受灾人群多、受灾点多、物资需求量大、供应量不足、时间紧迫,这给应急管理带来巨大的挑战。自然灾害下的应急物资的预先储备是提高应急响应的机制之一,灾害发生后政府第一时间将应急储备库中的应急物资及时运到应急受灾点,满足救援活动的需要。本文以大规模应急物流为背景,主要研究灾难发生前的预防准备以及灾后分配,包括应急战略设施点的选址问题,将储备物资分配给应急设施点的物资储备问题,以及在每个情景下将储备点的可用物资分配到特定受灾需求点的多物资网络流问题。具体研究内容包括：（1）将应急物流网络视为复杂网络,引入了拓扑脆弱性分析,对常态下的物流节点和物流连线进行拓扑脆弱性分析。哪些节点或连线失效对网络造成的破坏大,是脆弱性分析模型研究的重点。利用复杂网络统计描述指标衡量节点的重要性,然后通过指标有效性分析得到衡量节点脆弱性的指标。连线脆弱性则利用连线中断概率与中断后对网络平均最短距离的影响程度衡量。（2）重点研究了应急物资储备库选址及其相应的资源储备量的优化,以及灾害发生后应急资源的分配问题。通过情景分析将灾前与灾后联系在一起,在建模时应用提出的地区和路段拓扑脆弱性对节点与连线赋予权重。在选址和分配中模型,对于脆弱性高的受灾点提高覆盖水平,对脆弱性高的路线减少其运送物资的数量,在此基础上建立了的多目标优化模型。（3）根据决策变量之间的关系,将模型转换成两阶段规划模型进行求解,利用多目标的模糊处理将多目标模型转化成单目标模型,并设计两个遗传算法进行求解。本文以云南省1959-2008年这50年来在发生的有人员死亡的40次地震作为研究实例进行验证,并通过提出的遗传算法进行求解。本文在灾前规划时对脆弱性高的节点进行重点保护,同时在物资运送时避开脆弱性高的路段。通过情景分析考虑灾前与灾后的各种情况,从全局角度分析问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外相关研究综述
• 1.3.1 应急设施选址与资源配置研究现状
• 1.3.2 复杂网络在物流及应急物流中的研究现状
• 1.3.3 国内外研究现状分析
• 1.4 研究内容与研究方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 1.5 论文结构
• 第2章 相关研究理论基础
• 2.1 复杂网络
• 2.1.1 复杂网络的基本定义
• 2.1.2 复杂网络的统计描述
• 2.1.3 基于拓扑图的脆弱性分析方法
• 2.2 应急物流网络
• 2.2.1 应急物流网络的构成
• 2.2.2 应急物流网络的特征
• 2.3 最大覆盖问题
• 2.4 本章小结
• 第3章 应急物流网络拓扑脆弱性分析
• 3.1 应急物流网络的复杂性
• 3.2 应急物流网络节点脆弱性分析
• 3.2.1 节点脆弱性分析
• 3.2.2 节点脆弱性算例应用分析
• 3.2.3 节点脆弱性指标的有效性分析
• 3.3 应急物流网络的连线脆弱性分析
• 3.3.1 连线中断概率
• 3.3.2 连线中断对网络的影响
• 3.3.3 连线脆弱性算例分析
• 3.4 拓扑脆弱性分析在应急物流网络中的应用意义
• 3.5 本章小结
• 第4章 考虑拓扑脆弱性的应急选址与物资分配模型构建与求解
• 4.1 应急物资储备点的选址与物资分配问题的情景分析
• 4.2 问题描述
• 4.3 应急储备点选址与物资分配模型的建立
• 4.3.1 受灾点与路段的脆弱性水平
• 4.3.2 模型假设
• 4.3.3 符号说明
• 4.3.4 建立模型与转换
• 4.4 模型求解
• 4.4.1 阶段二的模糊目标处理
• 4.4.2 遗传算法介绍
• 4.4.3 遗传算法设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 云南地震灾害背景下的算例分析
• 5.1 案例描述
• 5.2 遗传算法实现过程
• 5.3 算例分析结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢