应急物资储备点选址多目标优化模型及算法研究

应急物资储备点选址多目标优化模型及算法研究

冯舰锐;盖文妹

【摘要】为应急物资储备点的选址问题提供一个合理的解决方法,提高应急救援工作的响应能力,基于运筹学中求解多目标优化问题的理论和方法,根据紧急情况下物资运输调度的时效性与经济性特征,构造相应目标函数,引入权重综合考虑时效性和经济性,并利用可变权重因子构造辅助函数,进而建立应急选址问题的优化模型;在此基础上,借用智能算法中系统动态演化方法,提出求解权重的算法,并拓展到多目标决策,将多目标问题逐步转化为单目标问题进而解决;实例计算结果验证了所提算法的正确性及优势,以及求解效率、辅助函数性质的正确性,可以为决策者提供多种在灾变条件下的选择方案;此外,提出的算法也可用于应急管理领域中其他相关优化与选址问题.%To provide a reasonable solution for the problem of site selection for the reserve sites of emergency materials,and improve the response ability of emergency rescue work,based on the threory and method to solve the multi-objective optimiza-tion problem in the operational research,the corresponding objective functions were constructed accoring to the characteristics of timeliness and economy in the transportation and scheduling of emergency materials under the emergency situation.The timeliness and economy were comprehensively considered by introducing into the weights,and the auxiliary functions were constructed by using the variable weight factor,thus the optimization model of emergency site selection was established.On this basis,the algorithm for solving the weights was put forward by using the system dynamic evolution method of the intelli-gent algorithm,and it was extended to the multi-objective

decision-making to convert the multi-objective problem into the sin-gle objective problem step by step for solving.The correctness and advantages of the proposed new algorithm were verified by the calculation results of case,as well as the solving efficiency and the correctness of the properties of auxiliary functions.It can provide various selection schemes under the catastrophic conditions to the decision makers,and can also be applied in other relevant optimization and site selection problems in the field of emergency management.

【期刊名称】《中国安全生产科学技术》

【年(卷),期】2018(014)006

【总页数】6页(P64-69)

【关键词】应急管理;多目标优化;应急物资;选址

【作者】冯舰锐;盖文妹

【作者单位】中国地质大学(北京)工程技术学院,北京100083;中国地质大学(北京)工程技术学院,北京100083

【正文语种】中文

【中图分类】X913.4

0 引言

随着城市的不断发展，建筑物、各类网络系统工程密集程度增加。地震、洪水、飓风等自然灾害以及火灾、爆炸、泄漏等事故灾难一旦发生，城市内部的公众安全将

面临极大威胁，救援工作难度加大 [1]。在城市中各类防救灾设施(消防机构，避难场所，物资场所等)的设置均有规划标准[2-3]，选择合适的地址对紧急情况下的人力物力的节约有重要意义。建立应急资源储备点来满足物流的配送要求，就必须考虑储备点的位置及其优化问题。

选址的优化问题近年来已成为一个研究热点，陈国华等[4]基于博弈论的思想，从

安全性、可达性、适宜性3 个方面构建化工园区应急避难点选址评估指标体系，

并结合AHP和熵值法的组合赋权法，对指标权重进行赋权；吴坷等[5]基于弗洛伊德最短路径算法模型，以时间成本作为目标函数值，确定应急资源储备点的个数以及位置分布的最优方案；吴健宏等[6]开发了基于GIS和多目标规划模型的决策支

持系统，对选址优化问题进行研究；田书冰等[7]采用云模型，对水域风险评价体

系进行评价，采用自适应差分进化算法，对构建的加权距离最小为目标的溢油应急设备点选址模型进行求解；朱建明[8]以时效性、均衡性和鲁棒性3个方面构建应

急选址多目标优化模型，利用理想点目标扰动最小化模型和遗传算法说明了模型和算法的有效性；陈志宗等[9]在建立模型的过程中，综合考虑了其公平性和效率性，同时结合最大覆盖模型来验证模型的正确性；姜涛等[10]利用鲁棒优化的方法，建立不确定性应急选址模型，并给出模型正确性分析；韩强[11]将应急选址优化问题与模拟退火算法结合，通过仿真验证多目标优化问题的有效性。综合以上现有研究发现，在选址方面进行多目标优化时，大多没有对改变各个目标的权重对结果的影响进行探究。因此，本文综合考虑总路程最短、成本最小2个方面，基于智能算

法[12-13]和运筹学中求解多目标优化问题[14-17]的理论和方法，通过引入并改变权重[18]探究不同权重下路程和成本对应急资源储备点的选址影响，改进并设计提出求解权重的算法，并以此为基础拓展到3个及3个以上的情况，以及其他领域

选址问题。具体模拟分析过程中，为了简化问题，通过使用邻接矩阵表示交通网络，并使用0-1管辖矩阵描述储备点与受灾地点之间约束关系，以此为基础建立多目