疏散计划选址问题的双层规划模型及算法

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1、分类号学号UMM201173410学校代码U10487密级硕士学位论文疏散计划选址问题的双层规划模型及算法学位申请人：汤超学科专业：管理科学与工程指导教师：杨超教授答辩日期：2013年12月20日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofManagementScienceandEngineeringThelocationproblemforevacuationplans:abi-levelprogrammingmodelandsolutionalgori

2、thmCandidate:TangChaoMajor:ManagementScience&EngineeringSupervisor:Prof.YangChaoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,430074,P.R.ChinaDecember,2013万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到

3、，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本论文不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要近些年来，人为以及自然灾害的不断增加促使相

4、关学者们做了许多关于紧急疏散问题的研究。现存的大量关于紧急疏散计划的研究模型大都是基于系统最优行为（即难民在灾难中表现出相互合作并且完全服从调度安排，使得总损失最小），但是近期的研究表明在需要疏散的大批难民们在灾难面前更倾向于表现自私的行为来千方百计地维护自身利益。有鉴于此，这篇文章引入了一个混合的双层规划模型，它充分考虑到了两种行为假设，即在上层规划中，政府按照系统最优的目标在灾难发生时分配民众到几个不同的避难所中；同时，所设计的低层的规划则体现了居民们在疏散时可以自由地选择他们的行动路线。因此这个模型更符合在灾难面前人类的行为特征。本文对国内外紧急疏散交通问题进行

5、了研究，对涉及其中的模型进行了归类和综述。以BPR(BureauofPublicRoads,1964)函数来衡量与人流量相关的道路通行时间，同时考虑到系统最优和用户最优，建立了双层规划选址模型；同时，为了求解这一双层规划问题，本文设计了生成树（基于Prufer数）的遗传算法来编码任意居民地到任意避难所之间的人群流量分配，以及Frank-Wolf算法来达到低层规划中的用户均衡，并且以一个较大的值减去双层规划中的目标函数值得到的结果作为相应染色体的适应度值。为了实现该启发式算法，本文使用matlab7.0来进行编程求解；紧接着，本文给出了一个具体的交通网络算例来验证该启发

6、式算法的有效性；最后，本文结尾处对全文的整体内容进行了总结并对本文所研究的内容有待进一步深入的地方进行了展望。关键词：交通网络设计紧急疏散双层规划遗传算法Frank-Wolf算法I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,manyresearchsofemergencyevacuationplanninghavebeendonebycorrespondentprofessorsduetotherisebothinnatureandmanmadedisasters.However,mostofthemodelsabouttheevacu

7、ationplanningassumessystemoptimalbehavior(itisthatthepeopletendtobecooperativeinordertoreachminimumvalueofthecost),sincerecentresearchindicatedthatevacueesusuallydoselfishactionstoprotectthemselvesfirstlyindisasterswhichneedtransferlargeamountofpeopletosafeties.Thus,thispaperco