应急车辆管理的优化模型与方法研究

来源 :同济大学交通运输工程学院 同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fyps
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随着我国城市化进程的加快,城市中突发事件的形势也日益严峻,需要推 进城市突发事件应急管理方面的研究,来增强城市抵御突发事件的能力。 应急车辆包括警车、消防车、救护车、工程救险车等执行应急救援服务的 车辆,是重要的应急救援资源。应急车辆管理是城市突发事件应急管理的重要 组成部分,是城市道路交通系统和城市突发事件应急管理系统联系的纽带。 本博士论文面向我国实际和学术自身发展的需要,以城市中经常发生的事 件为背景,对应急车辆管理中的重要问题,包括应急车辆的配置、指派和路径 优化问题进行研究。其主要目的在于优化事件反应策略,改善应急车辆的资源 配置,为应急车辆管理的科学化和智能化提供理论和方法上的支持。 行程时间的计算是应急车辆配置、指派和路径优化的基础。在以往的研究 中,应急车辆行程时间计算一般只考虑与出行距离之间的关系。论文根据实际 调查数据,对行程时间与行驶距离和出发时刻之间的关系进行了定量分析。在 假设应急车辆不更换车道的条件下,选择了具有代表性的单向双车道道路,考 虑了路段长度,交通状况等因素,建立了应急车辆路段行程时间计算模型,并 用实际数据进行验证。结果表明,模型具有一定的适用性。 应急车辆出行前的路径优化对于减少事件反应时间具有重要意义。论文讨 论了两类路径优化问题,一是应急车辆救援路径优化问题。在以往的研究中, 一般将其简化为图论中的最短路径算法。论文通过实际调查得出应急车辆救援 路径优化的属性:通行性、快速性、可靠性、安全性。在中心导行式的路径决 策背景下,对随机网络中的四个属性进行量化计算。并以快速性和可靠性为目 标,建立了出行前路径优化模型,为应急车辆提供出行前路径优化的参考依据。 二是应急车辆巡逻路径优化问题。它可以归结为赋权Hamilton回路最小化问题, 在经典启发式算法的基础上,提出一种局部优化的单点切割算法,给出了算法 的基础定理证明,对业已求得的Hamilton回路进行优化,提高了算法的性能。 应急车辆的配置是在规划阶段优化事件响应策略的重要方面。在车辆的空 间布局问题上,以往建立的模型大都难以用于大规模的网络计算。论文在假设 需求服从正态分布的条件下,以最小化平均反应时间为目标函数,建立了线性 整数规划模型,为公共安全设施的规划提供了一种简单可靠的方法。在应急车 辆配置规模问题上,论文把应急车辆系统看作是随机系统,运用生灭过程进行 分析,得出了一定事件需求下空闲车辆的数量期望值,为合理确定城市应急车 辆的规模提供理论依据。 应急车辆的指派是在运行阶段优化事件响应策略的重要方面。在以往的研 究中,大都假设指派的应急车辆的数量是已知的,论文考虑了指派车辆数量不 确定的情形,建立了考虑机会成本的车辆指派机会约束规划模型。在车辆任务 分配问题上,目前国内采用的是分区指派的方法,它不能保证应急反应时间最 短,论文将车辆状态分为四种类型,以指派车辆到事件点的反应时间最小化为 目标函数,通过构建车辆等时线圈的方法来确定车辆。 最后,对进一步研究的方向进行了简要的讨论。 关键词:交通运输安全工程;应急车辆;配置;指派;路径优化;优化模型;应急响应
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