应急救援物资空投系统的仿真与救援设施配置优化

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1、应急救援物资空投系统的仿真与救援设施配置优化　　摘要：基于排队论研究应急救援物资空投系统的综合性能与设施配置优化。建立了物资空投系统的仿真模型，并探讨了空投运输机数量变化对仿真系统的综合影响，提出了提高空投物资系统性能的措施，对现场应急救援指挥部署具有一定的理论和实践指导意义。　　关键词：应急救援；物资空投；排队理论；仿真；优化　　中图分类号：F253文献标识码：A　　Abstract：Basedonthequeuingtheory，studiestheoptimizationperformanceandfacilitiesofe

2、mergencyrescuesuppliesairdropsystem.Establishingthesimulationmodelofmaterialairdropsystem，anddiscussestheinfluenceofchangesinthenumberoftransportaircraftairdropintegratedsimulationsystem.Weproposemeasurestoimprovetheairdropsystemperformance，whichonthesceneemergencyres

3、cuecommanddeploymenthasacertaintheoreticalandpracticalsignificance.　　Keywords：emergencyrescue；supplies；queuingtheory；simulation；optimization　　0引言5　　当下有越来越多的大规模、突发性事件的爆发，严重影响了我们的日常生活和国民经济的发展，因此政府、学术界不得不又一次高度关注应急救援问题。突发性事件具有突发性或非常规性的特点，在应急救援管理指挥中，决定救援成败与否的关键因素之一便是救援物资的及

4、时供应和有效保障。　　在应急物资调度方面，国内外学者已经做了相当细致、具体的研究。刘兴等[1]研究了随机需求情况下有时间约束的多种车型协同运作的车辆路径问题；Jiuh-BiingSheu[2-3]针对在关键时期，应急物流协同配送的应急救援需求响应问题，提出了一种混合模糊聚类优化方法，并进行了分析；詹沙磊等[4]研究了灾后的多个出救点、受灾点、多物资及多车型的应急物资调度时的车辆运输路线选择问题，并通过算例验证了模型和软件的求解速率与精度的关系。　　基于前人的研究，本文采用经典理论模型和实验仿真相结合的方式针对特大自然灾害地震过后应

5、急物资投放过程中资源配置问题展开研究。　　1基本假设和模型参数　　1.15基本假设。某次地震后，受灾地区道路坍塌，救援物资难以直接运至震中地A，在综合考虑救援效率和救援成本的情况下，救援指挥部决定先用多辆运输卡车将应急物资从集中储存地B远距离运输至最接近A的中转地C，救灾物资到达C后，再由运输机将物资空投到震中地A，从而完成救援物资的紧急调度。假设运输机空投物资为一个排队过程，空投飞机及配套设施为服务台，物资运输车为顾客。当物资运输车到达中转地C后，如果有飞机处于空闲状态，则该飞机将救援物资装机然后飞至震中地A进行空投；如果有多架

6、飞机及空投配套设施，则为多服务台的排队系统。据此，运输机空投应急物资系统的排队假设为：（1）物资运输车在整个运输过程中正常行驶，没有发生任何交通意外，车辆到达服从泊松分布；空投飞机及配套空投设施的服务能力也服从泊松分布；（2）物资运输车在中转地C的排队队列可以无限长，C处可以提供足够大的排队空间；（3）不考虑空投飞机提供服务之前等待卡车到达装载区的必要空闲时间。　　根据以上假设，此运输机空投应急物资系统是一种混合作业模式。该空投过程可以简化为M/M/m的排队系统，如图1所示。　　2运输机空投物资系统排队仿真模型　　2.1仿真实例分

7、析。本文研究的是在特大自然灾害（如地震）突发时，应急物资及时准确地投放问题。以2013年4月20日四川雅安地震为例（见图2）。　　由于道路损毁，无法通过道路运输对庐山县城进行物资输送。可以选择靠近震中，受灾程度较轻的宝兴、天全、名山三县作为物资转运中心。救援物资先是通过卡车从物资储备站运到三县的物资转运中心，然后通过军用飞机将物资空投到庐山县城。　　2.2排队系统仿真模型设计。本文采用的仿真软件是ExtendSim，用Create模块模拟应急物资运输卡车的到达行为；用Queue模块来模拟运输卡车的排队行为；用软件中的Activit

8、y模块来模拟空投飞机的服务行为，将容量设为1；用SelectItemOutput模块设置运输卡车的路径选择，使运输卡车按顺序轮流发送到m个运输机接受服务。再用Exit模块输出接受完服务的物资车。仿真模型系统如图3所示：　　2.3仿真实验分析。在该物