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灾后道路抢修和物资配送的整合优化算法

张毅 郭晓汾 李金辉

张毅, 郭晓汾, 李金辉. 灾后道路抢修和物资配送的整合优化算法[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(2): 117-122.
引用本文: 张毅, 郭晓汾, 李金辉. 灾后道路抢修和物资配送的整合优化算法[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(2): 117-122.
Zhang Yi, Guo Xiao-fen, Li Jin-hui. Combinatorial optimization algorithm of rapid road repair and material distribution after disaster[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(2): 117-122.
Citation: Zhang Yi, Guo Xiao-fen, Li Jin-hui. Combinatorial optimization algorithm of rapid road repair and material distribution after disaster[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(2): 117-122.

灾后道路抢修和物资配送的整合优化算法

基金项目: 

国家自然科学基金项目 70102008

详细信息
    作者简介:

    张毅(1963-), 男, 河南邓州人, 河南科技大学副教授, 长安大学工学博士研究生, 从事物流系统研究

    郭晓汾(1939-), 男, 北京人, 长安大学教授

  • 中图分类号: U492

Combinatorial optimization algorithm of rapid road repair and material distribution after disaster

More Information
  • 摘要: 为了在有限的时间内同时获得最佳抢修效益和物资配送方案, 提高救灾工作效率, 针对灾后道路抢修与救灾物资配送问题, 利用时空网络流动技巧, 构建了两者相应的时空网络, 在考虑两者的相关性后, 建立了多目标的灾后道路抢修工程与紧急物资配送混合整数多重网络规划模型, 提出了分解启发式求解方法。算例计算结果表明, 用CPLEX数学规划软件直接求解, 在求解到106.9 h时, 才可求得最优解, 而分解启发式方法只需31.8 min即可求得最优解, 其求解效率大幅提高, 求解时间对于实际的救灾工作是可以接受的。

     

  • 图  1  灾点抢修时空网络

    Figure  1.  Time-space network of disaster spot repair

    图  2  救灾物流时空网络

    Figure  2.  Time-space network of material distribution

    表  1  抢修能力

    Table  1.   Repair capacity

    工作站号
    工作队数 3 6 3 1 1 1 5 1 3
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    表  2  抢修工时

    Table  2.   Repair man-hour

    灾点编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
    抢修工时/15min 16 8 16 4 8 4 4 4 12 12 16 16 8 16 12 16 8 16 14 4 12 12 8 4
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    表  3  距离转换结果

    Table  3.   Distance conversion result

    时点 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
    距离/km 0.0~3.0 3.1~7.5 7.6~15.0 15.1~22.5 22.6~30.0 30.1~37.5 37.6~45.0 45.1~52.5 52.6~60.0 60.1~67.5 67.6~75.0
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    表  4  救灾物资供需量输入值

    Table  4.   Input value of disaster rescue material

    配送中心编号
    供给量(当量) 3 000 5 000 4 000 2 000 1 000
    物资需求点编号
    需求量(当量) 5 500 6 200 2 200 6 500 200 200 500 100
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    表  5  直接求解的输出结果

    Table  5.   Output result of direct solution

    权重比 单目标值/h 总目标值/h Ω/% 求解时间/h
    α β R V
    0.5 0.5 41.0 33.0 37.0 68 48.0
    39.0 17.0 28.0 0 106.9
    注: Ω为目前所得的整数最优解与整数约束松弛下的有限最优解的差距。
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    表  6  启发解法的输出结果

    Table  6.   Output result of heuristic algorithm

    权重比 单目标值/h 总目标值/h 求解时间/min
    α β 求解顺序 R V
    0.5 0.5 1 39.0 18.0 28.5 26.1
    2 0.6
    3 39.0 18.0 28.5 0.8
    4 39.0 18.0 28.5 5.0
    启发解 39.0 18.0 28.5 31.8
    注: 1为分区域求解, 所求得的可行解作为下一步骤的最终时点, 以缩小网络规模; 2求解顺序为: 自由点→限制点→有前置限制点; 3求解顺序为: 限制点→有前置限制点→自由点; 4求解顺序为: 有前置限制点→限制点→自由点。
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出版历程
  • 收稿日期:  2006-12-25
  • 刊出日期:  2007-04-25

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