一种动态调整的应急运输调度计划生成方法技术

本发明专利技术公开了一种动态调整的应急运输调度计划生成方法，包括1：将整个运输调度时间均匀划分为T个周期，用r表示当前决策的周期序号，r∈{1，...，T}，r的初始值为1；2：获取从第一个周期开始的E个周期的环境信息，运行初始计划决策模型，生成面向E个调度周期的初始计划，执行第一个调度周期的计划，然后令r＝r+1；3：收集从第一个周期到第(r‑1)个周期所生成决策的实际执行情况，以及从周期r到周期min(r+E‑1，T)的需求更新信息；4：根据步骤3中所收集的信息，运行调整决策模型，生成从当前周期r开始的多个周期的调度决策计划，但只执行属于当前周期r的计划；5：更新r＝r+1，如果r≤T，转步骤3，否则调度结束。本发明专利技术具有根据信息不断更新的结果对应急资源调度方案计划进行动态优化和调整的优点。

A dynamic adjustment method for generating emergency transportation scheduling plan

【技术实现步骤摘要】
一种动态调整的应急运输调度计划生成方法
本专利技术属于应急管理领域，尤其涉及一种动态调整的应急运输调度计划生成方法。
技术介绍
强地震等重大自然灾害发生后，各受灾地点物资需求、伤员数量处置数量等一般会呈井喷式增长，为最大程度的减少灾区人民的生命和财产损失，需要在灾后快速组织起应急资源运输调度等救灾行动，以便为灾区运输所急需的各类物资，转移就地无法治疗的伤病员。但在组织调度这些运输活动时，对于灾后救援指挥决策人员而言，不仅需要考虑灾区救援需求等影响救援决策的因素随时间推进而表现出的动态性(例如，同一受灾点在不同的时段上对救援的需求水平一般会不同)，而且还需要考虑这些因素的随救援进展而体现出的演变性(例如，在制定决策方案时所预计的需求水平与实际水平相比往往会存在差异；又如，救援过程中因次生灾害的发生会导致实际的需求与预计的需求发生大的偏差)。本专利技术充分考虑灾后救援需求等因素在灾后救援进展过程中所体现出的动态性和演变性，提出一种灾后应急资源运输调度计划生成及动态调整方法，支持快速自动生成应急资源运输调度计划，并能够根据灾情信息的不断更新对应急运输调度计划进行动态调整。由于全球范围内地震灾害频发，以灾后应急资源运输调度为代表的应急物流得到了国内外学者的广泛研究。针对灾后应急资源调度过程中相关环境条件的动态性，研究人员提出了基于多周期规划、干扰管理、贝叶斯决策等为主的研究方法。基于多周期规划的应急资源调度仅考虑了基于当前时刻做出未来一段时期内的应急资源调度计划，未考虑计划执行过程中信息“反馈”对调度计划的影响；基于干扰管理思想的动态调度研究则集中在常规情况下的经常性突发事件的研究，侧重干扰事件发生后对原计划的“局部调整”，对突发性重大自然灾害的研究成果较少，且对灾后应急物流的研究大多局限在对车辆路径规划(VRP)问题的研究；基于贝叶斯决策理论的应急资源运输调度研究，对贝叶斯风险的设计有赖于先验概率和研究者的主观意识与水平，客观性相对不足。对此，本专利技术基于救援物资的前向运输和伤病员的后送转移等应急运输调度需求，考虑运输需求等因素的动态性，提出了一种基于多周期的应急资源运输调度计划生成方法，在此基础上着眼于救援需求等因素的演变性，进一步提出了一种基于滚动优化的运输调度计划调整方法，它支持根据信息不断更新的结果对应急资源调度方案计划进行动态优化和调整，使其更能适应地震灾难救援期间需求等因素的动态性、演变性等特点，确保做出的决策将更具科学性和实用性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种考虑运输需求等因素的动态性，能够根据信息不断更新的结果对应急资源调度方案计划进行动态优化和调整的一种动态调整的应急运输调度计划生成方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种动态调整的应急运输调度计划生成方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将整个运输调度时间均匀划分为T个周期，用r表示当前决策的周期序号，r∈{1,...,T}，r的初始值为1；步骤2：获取从第一个周期开始的E个调度周期内的环境条件信息，运行基于多周期的应急运输调度初始计划决策模型，生成面向E个调度周期的初始计划。执行第一个调度周期的计划，然后令r＝r+1；步骤3：收集从第一个调度周期到第(r-1)个调度周期所做决策的实际执行情况,以及从周期r到周期min(r+E-1,T)的需求更新信息；步骤4：根据步骤3中所收集的已经执行的决策结果与更新后的需求信息，运行基于多周期的应急运输调度计划调整决策模型，生成从当前周期r开始的多个周期的调度决策计划，但只执行属于当前周期r的计划；步骤5：更新r＝r+1，如果r≤T，转步骤3，否则调度结束。作为本专利技术的进一步改进：步骤2中所述基于多周期的应急运输调度初始计划决策模型包括以下步骤：步骤2.1：构建初始计划决策模型的优化目标式(1)表示最小化多周期内物资未满足量和伤员未救治数量的加权之和；其中，CS表示物资类型集合；DN表示需求节点集合；T表示总的调度周期长度；表示优先满足c类型物资的权重系数；为t时刻节点p处c类型物资的需求未满足数量；表示优先救治h类型伤员的权重系数；为t时刻节点l未救治的h类型伤员数量；步骤2.2：构建初始计划决策模型的约束条件，包括：Yopmt≥0且为整数；式(2)和式(3)表示救援物资流的平衡约束，分别代表每个调度周期内需求节点和供应节点的物资运输流量平衡。SN表示物资供应节点集合；E表示决策规划窗口长度；表示t时刻节点p对c类型物资的需求数量；δτopt为0-1参数：若任一直升机在τ时刻离开节点o，在t时刻之前到达节点p，则δτopt＝1，否则δτopt＝0；表示t时刻节点o对c类型物资的供应数量；表示τ时刻从节点o运往节点p的c类型物资的数量，而变量和所表示的含义类似。式(4)定义了在任一调度周期内需求节点仍未救治的伤员数量，在本模型中，伤员的救治与否以其是否到达最终医疗节点为界；HN表示医疗处置节点集合；表示τ时刻从节点o运往节点p的属于l节点的h类型伤员的数量,而的含义与的含义类似；表示t时刻节点l产生的h类型伤员的数量，该参数的值具有演变性，需要及时收集其更新信息。式(5)、式(6)和式(7)保证任一周期内伤员产生节点、伤员转运途径的需求节点、医疗节点的流量平衡；表示τ时刻从节点l运往节点p的属于l节点的h类型伤员的数量，表示t时刻节点l产生的h类型伤员的数量，该参数的值具有演变性，需要及时收集其更新信息；HN表示医疗处置节点集合。式(8)确保任一医疗节点处理的伤员数量在医院的处置能力范围内；表示t时刻节点o对h类型伤员的处置容量(能力)；表示τ时刻从节点o运往节点o′的属于l节点的h类型伤员的数量。式(9)表示是否允许直升机在两节点之间航行；Yopmt为t时刻从节点o飞往节点p的m类型直升机数量；top表示直升机经过路径(o,p)所需时间；表示大数。式(10)表示任一周期内节点间物资和伤员的转运量在直升机的运输能力范围内；θc表示c类型物资的单位重量；为t时刻从节点o运往节点p的c类型物资的数量；为t时刻从节点o运往节点p的属于l节点的h类型伤员的数量；表示m类型直升机的最大载货重量(吨)；表示m类型直升机可载伤员的最大数量(人)；Yopmt为t时刻从节点o飞往节点p的m类型直升机数量。式(11)的目的是平衡任一周期内各节点之间的直升机流；avomt表示t时刻增加到节点o的m类型直升机数量,N表示节点集合，N＝HN∪SN∪DN。式(12)表示决策变量为非负，且伤员运输量与不满足量、直升机运输次数等决策变量取整数。进一步地，步骤2中所述运行基于多周期的应急运输调度初始计划决策模型是指对所述初始计划决策模型进行求解，所述求解方法为经典的分支定界算法或使用优化软件工具求解。进一步地，步骤4中所述基于多周期的应急运输调度计划调整决策模型是指：步骤4.1：构建调整决策模型的优化目标步骤4.2：构建调整决策模型的约束条件：Yopmt≥0且为整数；其中，和(τ∈{1,2,...,r-1})分别表示r时刻之前对决策变量和Yopmt所作决策的实际执行结果；考虑到在当前调度周期r之前相关不确定性参数在历史周期的实际值已经揭晓，因此，用和(τ∈{1,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态调整的应急运输调度计划生成方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将整个运输调度时间均匀划分为T个周期，用r表示当前决策的周期序号，r∈{1，...，T}，r的初始值为1；步骤2：获取从第一个周期开始的E个调度周期内的环境条件信息，运行基于多周期的应急运输调度初始计划决策模型，生成面向E个调度周期的初始计划。执行第一个调度周期的计划，然后令r＝r+1；步骤3：收集从第一个调度周期到第(r‑1)个调度周期所做决策的实际执行情况，以及从周期r到周期min(r+E‑1，T)的需求更新信息；步骤4：根据步骤3中所收集的已经执行的决策结果与更新后的需求信息，运行基于多周期的应急运输调度计划调整决策模型，生成从当前周期r开始的多个周期的调度决策计划，但只执行属于当前周期r的计划；步骤5：更新r＝r+1，如果r≤T，转步骤3，否则调度结束。

【技术特征摘要】
1.一种动态调整的应急运输调度计划生成方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将整个运输调度时间均匀划分为T个周期，用r表示当前决策的周期序号，r∈{1，...，T}，r的初始值为1；步骤2：获取从第一个周期开始的E个调度周期内的环境条件信息，运行基于多周期的应急运输调度初始计划决策模型，生成面向E个调度周期的初始计划。执行第一个调度周期的计划，然后令r＝r+1；步骤3：收集从第一个调度周期到第(r-1)个调度周期所做决策的实际执行情况，以及从周期r到周期min(r+E-1，T)的需求更新信息；步骤4：根据步骤3中所收集的已经执行的决策结果与更新后的需求信息，运行基于多周期的应急运输调度计划调整决策模型，生成从当前周期r开始的多个周期的调度决策计划，但只执行属于当前周期r的计划；步骤5：更新r＝r+1，如果r≤T，转步骤3，否则调度结束。2.根据权利要求1所述的一种动态调整的应急运输调度计划生成方法，其特征在于：步骤2中所述基于多周期的应急运输调度初始计划决策模型包括以下步骤：步骤2.1：构建初始计划决策模型的优化目标式(1)表示最小化多周期内物资未满足量和伤员未救治数量的加权之和；其中，CS表示物资类型集合；DN表示需求节点集合；T表示总的调度周期长度；表示优先满足c类型物资的权重系数；为t时刻节点p处c类型物资的需求未满足数量；表示优先救治h类型伤员的权重系数；为t时刻节点l处未救治的h类型伤员数量；步骤2.2：构建初始计划决策模型的约束条件，包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚杰，吴志永，宋元明，张涛，雷洪涛，王锐，翟梦言，郑晓坤，明梦君，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43