基于Dijkstra—區(qū)間數(shù)的應(yīng)急物資分類調(diào)度研究

葉建梅

摘要：非常規(guī)突發(fā)事件于2008年在國家自然科學(xué)基金委啟動重大研究計劃“非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急管理研究中”首次被提到，它具有突發(fā)性和信息嚴(yán)重缺失、特殊性和蔓延性、環(huán)境復(fù)雜性和很強的耦合性、規(guī)律性的特點。非常規(guī)突發(fā)事件一旦發(fā)生，短期內(nèi)需將各類應(yīng)急物資運送到受災(zāi)區(qū)，為了提高車輛調(diào)度的效率，本文首先利用Dijkstra算法求出儲備庫到各受災(zāi)區(qū)的最短距離，然后用區(qū)間數(shù)來模糊估計受災(zāi)區(qū)的對各種物資的需求量，在既定的符合目標(biāo)函數(shù)和約束條件解的滿意度的情況下，重新優(yōu)化了儲備庫的庫存量，以及車輛的針對不同物資的運輸路線，減少運輸時間和運輸系統(tǒng)的總成本。

Abstract： The unconventional emergency was mentioned for the first time mentioned in 2008 when the National Natural Science Fund Committee started a major research program "unconventional emergency management research"， and it has several characteristics： a sudden and serious lack of information， particularity and contagion， environmental complexity and strong coupling， regularity.In case of the unconventional emergency event， all kinds of emergency supplies will be transported to the affected areas in a short time. In order to improve the efficiency of vehicle scheduling， this paper uses Dijkstra algorithm to calculate the shortest distance from the reserves to the disaster area， then uses the interval number to make a fuzzy estimation of various material demand in the affected areas， and re-optimizes the inventory reserves establishes in line with the target and satisfaction of constraint conditions， as well as the transportation routes according to different materials， in order to reduce the transport time and the total cost of transport system.

關(guān)鍵詞： 非常規(guī)突發(fā)事件；區(qū)間數(shù)；應(yīng)急資源；Dijkstra算法；運輸路線

Key words： unconventional emergency；interval number；emergency resource；Dijkstra algorithm；transportation route

中圖分類號：U116.2；F224 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）04-0065-03

1 概述

非常規(guī)突發(fā)事件于2008年在國家自然科學(xué)基金委啟動重大研究計劃“非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急管理研究中”首次被提到，我國對非常規(guī)突發(fā)事件應(yīng)急管理研究的重視始于2003年SARS的大規(guī)模爆發(fā)，國內(nèi)病例5327例，死亡348例，全球病例8437例，死亡813例。

1.1 非常規(guī)突發(fā)事件的基本概念

非常規(guī)突發(fā)事件，是指前兆不充分，具有明顯的復(fù)雜性特征和潛在次生衍生危害，破壞性極為嚴(yán)重，常規(guī)管理方式難以處置的突發(fā)事件，其應(yīng)急管理重點關(guān)注監(jiān)測預(yù)警與應(yīng)對指揮。它具備以下特征：

①突發(fā)性和信息嚴(yán)重缺失：事件發(fā)生前毫無征兆或征兆很少，有很大的偶然性，以及事件的突發(fā)性，導(dǎo)致搜集和反饋的信息嚴(yán)重缺失，造成無法預(yù)測應(yīng)急資源的調(diào)度情況，以及需要什么救援物資，給處突帶來了不利影響。

②特殊性和蔓延性：發(fā)生同類事件的頻率極低，使救援主體在處突過程中沒有可借鑒的經(jīng)驗，同時，由于常規(guī)的處突管理方式無法應(yīng)對處置當(dāng)前的事件，它會迅速擴散、危害程度不斷加深。

③環(huán)境復(fù)雜性和很強的耦合性：事件的轉(zhuǎn)化方向不確定，而且在處置一個主要中心任務(wù)的同時須朝向多個目標(biāo)開展應(yīng)急處置工作，并且這些目標(biāo)并非可以劃歸為同一范疇，它會涉及多個行業(yè)、領(lǐng)域和學(xué)科。

④規(guī)律性：它仍然遵循發(fā)生、發(fā)展、衍生擴散到平穩(wěn)、削減這一客觀規(guī)律。因此，我們在對應(yīng)急管理的方式研究上，考慮到這一客觀規(guī)律，提煉出高效的應(yīng)對措施，削減事件的危害性。

1.2 非常規(guī)突發(fā)事件的舉例

我國是遭受非常規(guī)突發(fā)事件最嚴(yán)重的國家之一，如：1975、1998、2016年的特大洪災(zāi)，臺風(fēng)“海馬”等自然災(zāi)害，使上千萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失高達上千億元。2015年天津濱海新區(qū)瑞海國際危險品爆炸的事故災(zāi)難，導(dǎo)致的直接經(jīng)濟損失高達68.66億元。

非常規(guī)突發(fā)事件也是世界各國共同面臨的迫切問題，比如，美國“9·11”事件、美國“卡特里娜”隨風(fēng)、金融海嘯，印度洋地震海嘯，秘魯大雪崩，喀麥隆湖底毒氣，印度鼠疫，造成經(jīng)濟損失高達上萬億美元，使民眾對經(jīng)濟、政治上的安全感嚴(yán)重被削弱。

1.3 應(yīng)急資源車輛調(diào)度的重要性

應(yīng)急資源的響應(yīng)是減少事件的危害、保證搶先救災(zāi)順利完成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然而，應(yīng)急資源的響應(yīng)是離不開車輛調(diào)度的。應(yīng)急資源的車輛調(diào)度是應(yīng)急管理體系中的重要組成部分，它為突發(fā)事件的應(yīng)急處置提供了物資保證。在非常規(guī)突發(fā)事件的處置過程中，中央級救災(zāi)物資儲備庫的救援物資、全球多國和地區(qū)無私援助的人力、物力，都需要通過多種交通工具運送到災(zāi)區(qū)，保障應(yīng)急救援物資及時供應(yīng)，同樣，受災(zāi)群眾的疏散也需要多種交通工具轉(zhuǎn)送到安全地帶。

車輛調(diào)度是以提供非常規(guī)突發(fā)事件所需的應(yīng)急物資為目的，追求效益最大化和時間最小化為目標(biāo)的特種物流活動，因而，如何在較短的時間內(nèi)優(yōu)化應(yīng)急資源配置與車輛調(diào)度已成為一個重要的課題。

2 建立模型

2.1 問題描述

2013年4月20日，四川省雅安市蘆山縣發(fā)生7.0級的強烈地震，此次地震的重災(zāi)區(qū)是蘆山縣、天全縣、寶興縣，尤其是蘆山縣龍門鄉(xiāng)、寶盛鄉(xiāng)、太平鎮(zhèn)等地受災(zāi)最為嚴(yán)重。另外，受“4.20”蘆山強烈地震的影響，通往災(zāi)區(qū)的省道、縣道、鄉(xiāng)村公路受到了嚴(yán)重的破壞，給部隊向災(zāi)區(qū)開進造成了極大的困難。蘆山縣以及寶興縣的受災(zāi)點的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及村的交通網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示，如何選擇行進路線可使救援人員到達災(zāi)區(qū)的時間消耗最少物資運輸量最大。

其中，圖中的頂點v1到v13代表蘆山縣和寶興縣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及村莊，具體表示為：蘆山縣v1， 清源鄉(xiāng)v2，清仁鄉(xiāng)v3，隆興鄉(xiāng)v4，大溪鄉(xiāng)v5，靈關(guān)鎮(zhèn)v6，同盟村v7，圍塔村v8，龍門鄉(xiāng)v9，寶盛鄉(xiāng)v10，太平鎮(zhèn)v11，雙石鎮(zhèn)v12，寶興縣v13。本文以2個資源儲備庫向11個受災(zāi)點運輸帳篷、水兩種物資為例，其蘆山縣的儲備量分別為10000、20000；寶興縣的儲備量分別為7000、9000；儲備庫到各受災(zāi)點的需求物資的單位距離成本，如表1所示，受災(zāi)點的需求量，如表2所示。

2.2 預(yù)備知識

定義1 若P是賦權(quán)圖G中頂點vi到vj的路，則稱w（P）=w（e）為路P的長度。由于頂點vi到vj的路有多條，因此，其中必有一條路P*，使得w（P*）=min{w（P）|P為頂點vi到頂點vj的路），那么稱為P*頂點vi到vj的最短路，頂點vi到vj的最短路的長度或距離，記為d（vi，vj）。

定義2 [rL，rR]為區(qū)間數(shù)，其中rL，rR∈R，rL？燮rR，rL、rR稱為區(qū)間數(shù)的端點。

2.3 建立模型

2.3.1 Dijkstra求最短路

在蘆山縣、寶興縣的受災(zāi)點分布圖1中，不妨假設(shè)有蘆山縣、寶興縣兩個應(yīng)急資源供給點Si（i=1，2），其余11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)為應(yīng)急資源需求點Dj（j=1，…11）。由求解最短路的Dijkstra算法，我們可得，供給點到需求點的距離如表3所示（單位：公里）。

2.3.2 整數(shù)規(guī)劃模型

設(shè)cijl為第l種應(yīng)急物資從Si到Dj的單位距離成本，sil為Si庫存第l種應(yīng)急物資的儲備量，rjl為Dj對第l種應(yīng)急物資的需求量；xijl=1表示Dj的第l種應(yīng)急物資由從Si供應(yīng)，否則，xijl=0；yi=1表示Si被選中，否則，yi=0；0？燮？琢？燮1和0？燮？姿？燮1滿足目標(biāo)函數(shù)和約束條件的解的可能性。

3 算例分析

4 結(jié)束語

非常規(guī)突發(fā)事件一旦發(fā)生，短期內(nèi)需將各類應(yīng)急物資運送到受災(zāi)區(qū)，為了提高車輛調(diào)度的效率，事先我們需對救援物資儲備庫針對不同物資的需求的儲備合理的數(shù)量，以減少運輸系統(tǒng)中的總成本。由于非常規(guī)突發(fā)事件的不確定性，本文利用Dijkstra求出儲備庫到各受災(zāi)區(qū)的最短距離，并用區(qū)間數(shù)來模糊估計受災(zāi)區(qū)的對各種物資的需求量，在既定的符合目標(biāo)函數(shù)和約束條件解的滿意度的情況下，重新優(yōu)化了儲備庫的庫存量，以及車輛的針對不同物資的運輸路線，減少了運輸時間和運輸系統(tǒng)總成本。

參考文獻：

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