[发明专利]一种用于应急物流的定位-路径规划方法

权利要求书

1.一种用于应急物流的定位-路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：获取应急物流中心信息、受灾点信息以及应急物流中心与受灾点之间的道路信息；在步骤S1中，应急物流中心信息包括物资供应量信息和运营成本；受灾点信息包括受灾点的物资需求量信息和受灾程度信息；应急物流中心与受灾点之间的道路信息包括应急物流中心与受灾点之间所有道路的距离、正常通行能力和损坏率；

S2：在受灾情况下，计算应急物流中心与受灾点之间的所有道路的通行能力和车辆平均行驶速度；在步骤S2中，应急物流中心与受灾点之间的所有道路的通行能力的计算公式为：C_ij＝C′_ij×(1-α_ij)×γ，其中：C_ij、C′_ij分别为第ij条道路在灾害情况下以及正常情况下的通行能力，α_ij为第ij条道路的损坏率，γ为道路继续损坏危险度折算系数，其与受灾程度的对应关系为：当受灾程度为一般时，折算系数γ为0.95；当受灾程度为较大时，折算系数γ为0.9；当受灾程度为重大时，折算系数γ为0.7；当受灾程度为特大时，折算系数γ为0.5；在步骤S2中，应急物流中心与受灾点之间的所有道路的车辆平均行驶速度的计算公式为：其中：v′_ij、v分别为车辆在损坏道路和正常情况下行驶的平均速度；

S3：利用所有道路的通行能力建立道路通行能力矩阵；利用所有道路的实际距离和车辆平均行驶速度建立邻接矩阵；在步骤S3中，道路通行能力矩阵C为：

其中：0≤c_ij≤C_ij，c_ij表示节点i和节点j之间的剩余通行能力，且初始时，若节点i和节点j相邻，则c_ij＝C_ij；若节点i和节点j不相邻，则c_ij＝0；n为节点数目，且c_ij随着规划路径及物资分配而动态变化；在步骤S3中，邻接矩阵W为：

其中：w_ij表示通过节点i和节点j的时间，且当节点i和节点j相邻时，当节点i和节点j不相邻时，w_ij＝∞，n为节点数目，d_ij为节点i和节点j之间道路的实际距离；

S4：利用花朵授粉算法获取帕累托最优解，即得到最优的定位-路径，且步骤S4包括如下步骤：

S41：针对获取的应急物流中心信息、受灾点信息以及应急物流中心与受灾点之间的道路信息进行编码；编码由两部分组成：1)第一部分，即Part1，是一个长度为N的数组，表示给受灾点分配物资的顺序，数组为1到N的整数的一个全排列，元素排列顺序即给受灾点分配物资的顺序，且N为受灾点数目；2)第二部分，即Part2，是一个M×N×O的矩阵，其中：M为候选应急物流中心数目，O为应急物资种类数目，该矩阵表示应急物流中心给受灾点分配的物资量，每个元素要满足一定的约束，元素值即相对应的分配量；由Part1和Part2两部分编码共同组成一个个体，即代表问题的一种规划方案；

S42：目标值计算，根据个体的编码方案，计算个体对应规划方案的各目标值，作为筛选非劣解集和判断支配的依据，且计算的具体步骤为：1)取Part1的第一个元素s，表示当前进行物资分配的受灾点；2)取Part2的物资1分配矩阵A的第s列，将非零元素对应的应急物流中心加入集合wset；3)基于邻接矩阵W，用Dijkstra算法确定集合wset中到达s的配送时间最短的应急物流中心w及其配送路径path，如果不存在，则返回Inf，Inf表示无穷大，并结束计算；4)结合通行能力矩阵C，计算path所包含道路中的最小剩余通行能力minc，若A_ws＝minc*q，q表示该物资的单车满载量，则A_ws＝0，并将该应急物流中心从wset中删除；否则A_ws＝A_ws-minc*q；然后，计算path应分配的车辆数；5)根据分配的车辆数更新通行能力矩阵C，同时将剩余通行能力等于0的道路的邻接权重赋为Inf；6)重复步骤3)-5)，直到wset为空；7)取Part2的另一物资分配矩阵做步骤2-6的操作，直到分配完所有物资；8)取Part1的下一个元素，重复步骤2-7，直到所有受灾点都进行物资分配；9)根据所有配送路径的实际距离和配送时间、物资分配结果以及运输物资的车辆数，计算应急物资配送总时间、应急物流系统总成本和应急物资分配公平性，其计算公式为：

其中：

式(1)计算应急物资配送总时间，式中：Z₁表示配送总时间；M为候选应急物流中心集合；N为受灾点集合；R_ij表示节点i，到节点j的配送路径集合，i∈M，j∈N；y_ij表示应急物流中心i为受灾点j服务，则y_ij＝1，否则y_ij＝0；ω_ijk表示节点i到节点j的第k条路径的运输时间，k∈R_ij；

式(2)计算应急物流系统总成本，式中：Z₂表示物流总成本；x_i表示在i处建立应急物流中心，则x_i＝1，否则x_i＝0；h_i表示应急物流中心i的运营成本；δ_ijk表示节点i到节点j的第k条路径的运输物资量；d_ijk表示节点i到节点j的第k条路径的距离；tc表示车辆的单位距离运输成本；fc表示车辆的固定使用成本；

式(3)计算应急物资分配公平性，式中：Z₃表示公平性指标；O表示应急物资种类集合；Q_jc表示受灾点j对物资c的需求量，c∈O；z_ijc表示应急物流中心i分配给受灾点j的c物资量；

S43：FPA操作，具体为：1)产生一个(0，1)之间的随机数rand，如果转换概率p＞rand，则按下式对个体进行更新，并进行约束处理，具体为：其中：分别为第t+1代、第t代的个体，g*为从非劣解集随机选择的个体，L是符合莱维分布的步长；2)如果p≤rand，则按下式对个体进行更新，并进行约束处理，具体为：其中，ε是(0,1)之间均匀分布的随机数，是种群中两个随机的个体；

S44：支配判断；在多目标优化问题中，如果个体p至少有一个目标比个体q的好，而且个体p的所有目标都不比个体q的差，那么称个体p支配个体q，也可以说个体p非劣于个体q，当个体p非劣于所有其他个体，则个体p就叫非劣个体或非劣解，所有非劣解的集合就叫非劣解集，即帕累托最优解集；

S5：根据应急救援的阶段确定应急物流定位-路径规划方案。