应急救援物资紧缺的配送车辆路径选择研究

【摘要】突发性灾害发生后的紧急救援是当前社会广泛关注的热点。国内外学者对应急救援物资配送车辆路径选择进行了大量研究,并取得诸多成果。现有研究一类假设物资总量足以满足所有需求并给出车辆路径选择方案,但是在灾害发生的短时间内应急救援物资数量是较为匮乏的；另一类假设物资总量紧缺,以总缺货量最小为目标结合配送车辆数目有限的约束条件建立模型并给出车辆路径选择方案,然而不考虑单个需求点的缺货量会出现有的需求点得到应急救援物资很少甚至完全没有被配送的情况。因此,在物资总量紧缺的情形下,以单个需求点最大缺货量最小为目标,研究应急救援物资配送车辆路径选择问题,具有重要的理论意义和实际价值。论文的主要工作和创新性成果如下。针对应急救援物资总量紧缺不能全部满足全部需求点需求量的实际情形,以单个需求点最大缺货量最小为目标,建立单个配送中心、有救援时间要求、车辆数目有限的应急救援物资配送车辆路径选择模型,并讨论三种不同缺货情形下模型的求解。对于车辆按最短路径行驶也无法在救援时间内到达导致需求点缺货的情形,删除这些需求点的需求量后,如果剩余需求点的需求量不大于物资总量且车辆足够多,可转化为车辆最短路径问题求解；对于物资紧缺无法满足所有需求且车辆足够多的情形,设计时间复杂性为O(ln2)的精确算法A*求解,其中l和n分别为车辆数和需求点数；对于物资紧缺且车辆数目不足无法把全部物资送达需求点的情形,设计时间复杂性为O(n2)的近似算法GA*求解,其中n为需求点数,并分析算法GA*的近似比,当各需求点的需求量之间差距不是很大且需求量之和远大于应急救援物资量时,近似比趋于1。最后结合青海玉树地震灾区局部路网进行实例分析,验证模型和算法的有效性,结果表明能避免部分需求点得到应急救援物资很少甚至完全没有被配送的情况。在应急救援物资总量紧缺的情形下,以单个需求点最大缺货量最小为目标,建立m个配送中心、有救援时间要求、车辆数目有限的应急救援物资配送车辆路径选择模型。结合每个配送中心到每个需求点最短路径的通行时间、每个配送中心的车辆数和物资量等条件,分析需求点缺货情形并讨论模型的求解。对于m个配送中心的车辆按最短路径行驶都无法在救援时间内到达导致需求点缺货的情形,删除这些需求点的需求量和救援时间要求；对于物资紧缺无法满足所有需求且m个配送中心的车辆都足够多的情形,设计时间复杂性为O(l(m+n)2)的精确算法MDA*求解,其中m、n和l分别为配送中心数、需求点数和车辆数；对于物资紧缺且m个配送中心中任一配送中心的车辆数目不足无法把全部物资送达需求点的情形,设计时间复杂性为O(l(m+n)2)的近似算法MDGA*求解,其中m、n和l分别为配送中心数、需求点数和车辆数,并分析算法MDGA*的近似比,结果表明,当各需求点的需求量之间差距不是很大且需求量之和远大于m个配送中心的物资量之和时,近似比趋于1。以青海玉树地震灾区局部路网为例,与单个配送中心下应急救援物资配送车辆路径选择的求解结果进行对比分析,相对于单配送中心,多配送中心下单个需求点最大缺货量小于单配送中心下单个需求点最大缺货量；结合四川雅安地震灾区局部路网进行实例分析,验证模型和算法的有效性,结果表明能避免部分需求点得到应急救援物资很少甚至完全没有被配送的情况。
【作者】张萌；
【导师】苏兵；高晓斌；
【作者基本信息】西安工业大学，物流工程，2014，硕士
【关键词】车辆路径选择；近似算法；近似比；应急救援物资紧缺；

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