山區(qū)公路應(yīng)急救援力量配置優(yōu)化模型研究

1、山區(qū)公路應(yīng)急救援力量配置優(yōu)化模型研究摘 要：山區(qū)公路隧道救援方面依賴管理人員的經(jīng)歷，缺乏科學(xué)的分析指導(dǎo)，在一定程度上影響了應(yīng)急救援工作的開展。本文在分析應(yīng)急救援資源調(diào)配原那么的根底上，研究了如何對(duì)路網(wǎng)進(jìn)展抽象，針對(duì)山區(qū)公路隧道路網(wǎng)應(yīng)急救援點(diǎn)布局進(jìn)展建模，提出了應(yīng)急救援力量的布局模型，針對(duì)山區(qū)公路隧道區(qū)段路網(wǎng)進(jìn)展應(yīng)急救援資源調(diào)配建模，提出了分階段協(xié)作的應(yīng)急救力量源配置優(yōu)化模型，并進(jìn)展了實(shí)例分析，驗(yàn)證了模型的實(shí)用性與可施行性。關(guān)鍵詞：山區(qū)公路；救援力量；配置優(yōu)化模型中圖分類號(hào)： U49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069202110-50-40 引言目前，公路隧道應(yīng)急救援方面依賴管理

2、人員的經(jīng)歷，缺乏科學(xué)的分析指導(dǎo)，在一定程度上影響了應(yīng)急救援工作的開展。國(guó)外研究者發(fā)現(xiàn)，事故后的緊急救援對(duì)于減少人員傷亡至關(guān)重要。在交通事故中，對(duì)于傷勢(shì)同等的重傷員，假設(shè)能在30分鐘內(nèi)得到救助，可以有80%的傷員存活下來；假設(shè)能在60分鐘之內(nèi)得到救助，可以有40%的傷員存活下來，但是假設(shè)救援時(shí)間超過了90分鐘，那么僅有10%的傷員可以存活下來，可以很明顯的看出，隨著救援響應(yīng)時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，人員傷亡情況會(huì)越來越嚴(yán)重。如何合理的配置資源，如何減少救援響應(yīng)時(shí)間，如何使救援力量發(fā)揮更好的作用，需要在構(gòu)建應(yīng)急救援力量配置模型時(shí)充分考慮救援物資的價(jià)格、本錢、響應(yīng)救援需要的時(shí)間以及各應(yīng)急救援點(diǎn)所能包容救援物資

3、的數(shù)量等因素，這樣不僅能到達(dá)快速高效的完成救援工作，還能減少應(yīng)急救援過程中的花費(fèi)。因此，開展山區(qū)公路應(yīng)急救援力量配置優(yōu)化模型研究，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)歷型配置向標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化配置的轉(zhuǎn)變，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。1 應(yīng)急救援力量配置需求分析1.1 應(yīng)急救援力量配置需求應(yīng)急救援力量配置是應(yīng)急管理工作的關(guān)鍵所在。山區(qū)公路隧道區(qū)段一旦發(fā)惹事故，根據(jù)突發(fā)事件的緊急程度，應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)開展應(yīng)急救援和物資調(diào)配工作。假設(shè)在事件發(fā)生之前科學(xué)分析山區(qū)公路隧道運(yùn)營(yíng)區(qū)段的突發(fā)事件特性，合理配置應(yīng)急救援資源，不僅能保證應(yīng)急救援工作及時(shí)順利的開展，還能充分利用有限的應(yīng)急救援力量。通過需求分析能使應(yīng)急救援力量資源調(diào)配更具備科學(xué)性和

4、針對(duì)性，因此在研究應(yīng)急救援力量配置之前，應(yīng)做好相應(yīng)的需求分析工作。1.2 應(yīng)急救援力量配置需求分析1.2.1 分析山區(qū)高速公路現(xiàn)有應(yīng)急救援調(diào)配方案通過調(diào)研，目前的我國(guó)高速公路應(yīng)急救援一般是由高速運(yùn)營(yíng)單位來主導(dǎo)，所在轄區(qū)的行政部門進(jìn)展配合。一般高速公路由行政區(qū)域的監(jiān)控中心結(jié)合監(jiān)管。其中應(yīng)急救援所需的消防和救護(hù)資源主要依靠轄區(qū)類的醫(yī)院和公安消防系統(tǒng)，主要配置方式如表1所示。1.2.2 應(yīng)急救援資源調(diào)配需求分析考慮山區(qū)公路隧道各個(gè)區(qū)域路段區(qū)段突發(fā)事件的約束條件和應(yīng)急救援資源，對(duì)山區(qū)公路隧道區(qū)域路段應(yīng)急救援力量配置進(jìn)展需求分析：明確應(yīng)急救援中各部門相應(yīng)的職責(zé)并制定相應(yīng)的預(yù)案；制定明確的應(yīng)急資源調(diào)配方案

5、；制定合理應(yīng)急救援點(diǎn)選址布局方案； 制定明確的交通組織和物資調(diào)配方案。2 應(yīng)急救援點(diǎn)選址布局模型分析根據(jù)前文所述的應(yīng)急救援受到本錢、時(shí)間、資源等應(yīng)急資源的條件約束，通過應(yīng)急救援點(diǎn)的合理選址布局，使得在保障應(yīng)急救援可以及時(shí)響應(yīng)的同時(shí)又能減少應(yīng)急救援的本錢。將區(qū)域路網(wǎng)換分成假設(shè)干個(gè)路段，以各個(gè)路段為根本單位進(jìn)展分析。分析各個(gè)路段應(yīng)急救援點(diǎn)選址布局與應(yīng)急救援響應(yīng)時(shí)間的關(guān)系。從而采用 0-1 數(shù)學(xué)模型為根底建立在各種約束條件下，使應(yīng)急救援管理效益最大化的應(yīng)急點(diǎn)選址布局模型。建立應(yīng)急救援點(diǎn)選址布局模型，首先要從數(shù)學(xué)的角度明確目的函數(shù)、約束條件，以及函數(shù)中參數(shù)含義以及參數(shù)值。2.1 區(qū)域路網(wǎng)的數(shù)學(xué)描繪對(duì)山

6、區(qū)公路區(qū)域路網(wǎng)進(jìn)展抽象和數(shù)學(xué)描繪，有利于構(gòu)建應(yīng)急救援資源布局模型。圖1選用山區(qū)公路區(qū)域路網(wǎng)進(jìn)展研究。將應(yīng)急救援資源調(diào)配點(diǎn)和突發(fā)事件發(fā)生地抽象為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，對(duì)山區(qū)公路區(qū)域路網(wǎng)可進(jìn)展如下數(shù)學(xué)描繪。Vj表示區(qū)域路網(wǎng)中各個(gè)路段的平安性指數(shù)jN，即一段時(shí)間內(nèi)，某路段的事故率。突發(fā)事件不同，造成的危害和損失有大有小。式1、式2為標(biāo)準(zhǔn)事故數(shù)量換算公式，換算之前方便比較路段的平安性指數(shù)。其中，Pj代表區(qū)域路段j的標(biāo)準(zhǔn)突發(fā)事件樹，Qj代表區(qū)域路段j的標(biāo)準(zhǔn)交通量。Pjs代表區(qū)域路段j發(fā)生s級(jí)突發(fā)事件的數(shù)量，？茲s代表s級(jí)突發(fā)事件的加權(quán)系數(shù)。s代表突發(fā)事件的等級(jí)， z代表突發(fā)事件的分級(jí)數(shù)。3 應(yīng)急救援力量配置優(yōu)化模型

7、研究就如今山區(qū)高速公路的建立情況來看，高速公路路網(wǎng)已根本形成。在這種情況下，假設(shè)仍然按照在每一條高速公路上都裝備可以應(yīng)對(duì)一起事故和以一定概率應(yīng)對(duì)另一起事故的資源，那么會(huì)使救援資源閑置和浪費(fèi)。因此，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)應(yīng)綜合考慮路網(wǎng)內(nèi)各救援點(diǎn)的協(xié)作，充分利用各救援點(diǎn)的救援資源。假設(shè)高速公路區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)救援資源調(diào)配點(diǎn)位置，綜合分析該區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)的歷史交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，整理分析出事故多發(fā)地點(diǎn)，將其作為潛在的事故發(fā)生點(diǎn)，即進(jìn)展應(yīng)急救援資源調(diào)配時(shí)需要進(jìn)展救援的事故發(fā)生地，并將這些潛在事故發(fā)生點(diǎn)分別規(guī)劃到間隔 其最近的救援調(diào)配點(diǎn)管理范圍內(nèi)。當(dāng)事故一旦發(fā)生，事故的處理過程將分為兩個(gè)階段，第一階段應(yīng)由間隔 其最近的救援資

8、源調(diào)配點(diǎn)提供救援所需資源，并且該救援資源調(diào)配點(diǎn)不可將所有的救援資源用到本次救援中，以防在同一時(shí)間段內(nèi)發(fā)生其他交通事故時(shí)無法進(jìn)展應(yīng)急救援；第二階段需要的救援資源由其他救援資源調(diào)配點(diǎn)提供，并且這些其他調(diào)配點(diǎn)必須保存適量的救援資源以備所負(fù)責(zé)區(qū)域發(fā)生突發(fā)事件時(shí)提供。這樣不僅可以降低事故發(fā)生時(shí)的響應(yīng)時(shí)間，還可以通過多個(gè)調(diào)配點(diǎn)的協(xié)作減少救援資源調(diào)配量，使整個(gè)路網(wǎng)中所有調(diào)配點(diǎn)派出的救援資源總數(shù)最小。 3.1 分布協(xié)作式應(yīng)急救援力量配置優(yōu)化模型應(yīng)急救援力量配置優(yōu)化模型的目的是在保證滿足事故發(fā)生點(diǎn)對(duì)救援資源需求的根底上，分兩個(gè)階段完成救援資源的配置，使路網(wǎng)范圍內(nèi)配置的資源總數(shù)最??；同時(shí)每個(gè)調(diào)配點(diǎn)所需要的救援資源

9、數(shù)量至少是滿足現(xiàn)已發(fā)生的交通事故發(fā)生地對(duì)救援資源第一階段的需要數(shù)量和以一定概率p滿足其他潛在事故發(fā)生地對(duì)救援資源第一階段需要的數(shù)量之和。以區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)救援資源調(diào)配總量最小為目的函數(shù)，構(gòu)建分布寫作式應(yīng)急救援力量配置優(yōu)化模型如式611所示。其中式6為目的函數(shù)，表示山區(qū)公路區(qū)域路網(wǎng)內(nèi)配置的資源總數(shù)最??；式711為約束條件。式7為資源數(shù)量約束，每個(gè)事故發(fā)生點(diǎn)承受的應(yīng)急救援資源總量不小于事故地對(duì)救援資源的需求量。式8為資源數(shù)量約束，每個(gè)調(diào)配點(diǎn)擁有的資源總量不僅要可以滿足已經(jīng)發(fā)生的交通事故第一階段對(duì)救援資源的需求，還要滿足其他潛在事故發(fā)生點(diǎn)對(duì)救援資源的需求。式9為資源數(shù)量約束，說明每個(gè)資源調(diào)配點(diǎn)在向已發(fā)交通

10、事故點(diǎn)提供第二階段的需求資源數(shù)量后，還必須可以滿足其所管轄范圍內(nèi)發(fā)生另一起交通事故時(shí)第一階段需要的資源量。式10、11為式6的系數(shù)約束，僅需要兩個(gè)調(diào)配點(diǎn)派出資源即可滿足事故救援需求的前提條件。3.2 實(shí)例分析以4條高速公路部分路段組成的區(qū)域高速公路網(wǎng)為例，每條高速公路上設(shè)置1個(gè)應(yīng)急救援資源調(diào)配點(diǎn)，分別用S1，S2，S3，S4表示。假設(shè)路網(wǎng)中的潛在事故發(fā)生地有8處，分別用A11，A12，A13、A12，A22、A13，A23、A14表示。圖2為事故發(fā)生地與應(yīng)急救援調(diào)配點(diǎn)之間的位置關(guān)系。通過分析該高速公路路網(wǎng)內(nèi)歷史事故實(shí)際救援?dāng)?shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)得出在事故救援過程中各事故多發(fā)地點(diǎn)發(fā)生交通事故時(shí)第一階段和第二

11、階段需要的資源數(shù)量，如表 2 所示。同時(shí)，分析歷史交通事故發(fā)生的等級(jí)情況，確定概率p的取值，假設(shè)，p=0.5。表2將表中數(shù)據(jù)及p=0.5帶入式611中，用 Matlab 軟件求解目的函數(shù)值，所得調(diào)配點(diǎn)配置資源結(jié)果如表3所示。在突發(fā)事件情況下各點(diǎn)第二階段是否參加應(yīng)急救援參見表4 ，其中“1代表該點(diǎn)參加應(yīng)急救援，其中“0那么代表該點(diǎn)不參加應(yīng)急救援。假設(shè)不采用分步協(xié)作式的方式進(jìn)展資源調(diào)配，每個(gè)調(diào)配點(diǎn)僅負(fù)責(zé)所在區(qū)域的突發(fā)事件，每個(gè)調(diào)配點(diǎn)調(diào)配的資源量如式12所示。比照表3和表5可知應(yīng)急救援資源配置優(yōu)化前后的結(jié)果，如圖3所示。經(jīng)過分布協(xié)作式優(yōu)化，各資源調(diào)配點(diǎn)的資源配置量和路網(wǎng)的總資源配置量都有明顯的降低，

12、總資源量降低了36%，各資源調(diào)配點(diǎn)分別降低了18.2%，29%，65.8%，53.5%。4 結(jié)語(yǔ)應(yīng)急救援力量配置，直接關(guān)系到突發(fā)事件應(yīng)急救援工作的成敗。完成應(yīng)急救援工作的情況下，如節(jié)約救援本錢，如何進(jìn)步救援效率，如何應(yīng)急救援資源的優(yōu)化配置是工作的關(guān)鍵所在。本文在分析應(yīng)急救援資源調(diào)配原那么的根底上，研究了如何對(duì)路網(wǎng)進(jìn)展抽象，針對(duì)山區(qū)公路隧道路網(wǎng)應(yīng)急救援點(diǎn)布局進(jìn)展建模，提出了應(yīng)急救援力量的布局模型，針對(duì)山區(qū)公路隧道區(qū)段路網(wǎng)進(jìn)展應(yīng)急救援資源調(diào)配建模，提出了分階段協(xié)作的應(yīng)急救援力量配置優(yōu)化模型，并進(jìn)展了實(shí)例分析，驗(yàn)證了模型的實(shí)用性與可施行性。本文在研究中并未考慮自然災(zāi)害等其他影響因素。參 考 文 獻(xiàn)1

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