重大突发事件应急设施多重覆盖选址模型及算法

重大突发事件应急设施多重覆盖选址模型及算法

葛春景;王霞;关贤军

【摘要】In order to satisfy the multi-requirements for emergency facilities in response for large-scale emergencies, this paper mainly focuses on the covering location problem. Considering the special characteristics of large-scale emergency response, two concepts are introduced in this paper, that is, the minimum critical covering distance and the maximum critical covering distance for demand point. A multi-covering location model for facility response for large-scale emergencies is proposed based on the multi-quantity and quality service for demand. The objective of this model is to maximize the population covered by facilities as much as possible, addressing the demand uncertainty and multi-time coverage at the same time. The improved genetic algorithm is designed for solving the problem and a computational experiment illustrates how the proposed model works1 on this problem, the results show the effects of the proposed model and the algorithm. So, this proposed model can give some advise for the facility location decision response for large-scale emergencies.%为了解决应对重大突发事件过程中应急需求的多点同时需求和多次需求问题,本文研究了应对重大突发事件的应急服务设施布局中的覆盖问题:针对重大突发事件应急响应的特点,引入最大临界距离和最小临界距离的概念,在阶梯型覆盖质量水平的基础上,建立了多重数量和质量覆盖模型.模型的优化目标是满足需求点的多次覆盖需求和多需求点同时需求的要求条件下,覆盖的人口期望最大,并用改进的遗传算法进

行求解；最后给出的算例证明了模型和算法的有效性,从而应急设施的多重覆盖选

址模型能够为有效应对重大突发事件的应急设施选址决策提供参考依据.

【期刊名称】《运筹与管理》

【年(卷),期】2011(020)005

【总页数】7页(P50-56)

【关键词】设施选址;多重覆盖模型;改进的遗传算法;应急设施

【作者】葛春景;王霞;关贤军

【作者单位】同济大学,经济与管理学院上海201804;同济大学,经济与管理学院上

海201804;同济大学,经济与管理学院上海201804

【正文语种】中文

【中图分类】O224;F224.3

大规模非常规突发事件会造成巨大的人员伤亡和财产损失。有效应对这类突发事件，需要大量应急服务设施(消防、医疗)同时投入到应急救援工作中。而事发当地或周边地区的应急服务设施的数量和服务质量水平一般是按照应对常规突发事件的标准进行布局设计，由于重大突发事件具有破坏性强，需要的应急服务设施数量大、种类多等特点，传统的应急设施布局已不能有效应对重大突发事件。

在应急服务设施选址理论中，覆盖模型是研究和应用最广的模型，即在限定的距离(时间)内，服务设施为需求点提供覆盖服务。最经典的两类模型是集合覆盖模型(Location Set Covering Problem，LSCP)［1］和最大覆盖模型(Maximum Covering Location Problem，MCLP)［2］。基于覆盖模型，很多学者根据不同的限定条件(时间、成本、容量等)［3，4］对模型进行了改进和扩展，并对改进模

型的算法进行了研究［5，6］。随着应急服务设施覆盖问题研究的不断深入，应

急需求点的动态性和不确定引起学者广泛关注［7－9］，排队论［10］、情景鲁

棒分析［11］、随机规划［12］等方法也被用于解决此类问题。此类模型适用于

传统常规突发事件的选址问题。

传统常规应急选址模型，不能有效解决重大突发事件应急服务设施布局问题。国内外学者对如何应对重大突发事件的应急服务设施选址问题进行了研究。Dessouky ［13］等人界定了重大突发事件应急服务设施选址的特征，并提出了框架模型。

陈志宗［14］通过整合最大覆盖模型、P－中值模型和P－中心模型，建立一个多目标决策模型，根据不同的策略，对重大突发事件应急设施进行布局。Jia［15］

等人对应对重大突发事件的医疗设施选址模型的算法进行了研究，讨论了三种启发式算法(遗传算法、选址分配算法和拉格朗日松弛算法)分别适用的应急情景和选址模型。

在上述应急设施选址模型中，存在两个基本假设值得思考:一是临界覆盖距离的假设:即如果需求点在临界覆盖距离内，则完全被覆盖，否则，不被覆盖。根据实际

情况，此假设过于严格，覆盖距离应有一个机动浮动空间，不同距离的服务设施可提供不同质量水平的服务;二是应急服务设施对需求点一次覆盖的假设:这种假设不

适用于设施被占用(Busy)或被破坏的情景。重大突发事件会造成多个需求点对服务设施同时需求，易出现应急服务设施被占用的情况，使得有些需求点无法获得应急服务，即使备用覆盖模型(BACOP1＆BACO P2)［16］提出多次覆盖，但对不同

需求点提供相同质量水平的多次覆盖，将造成资源浪费，同时考虑经济成本等约束，所有需求点的多次完全被覆盖未必可行。所以，根据重大突发事件应急服务的特征，应急服务覆盖选址模型需综合考虑以下三点:

(1)应确定合适的设施选址目标(目标);

(2)对每个需求点覆盖的设施数目(设施数量);