基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的交巡警服務(wù)平臺(tái)的設(shè)置與調(diào)度

姚克儉

摘 要：交巡警平臺(tái)擔(dān)負(fù)著完善交通環(huán)境，處理突發(fā)事件的責(zé)任。在城市中如何合理的設(shè)置交巡警服務(wù)平臺(tái)的數(shù)量，確定管轄范圍，制定服務(wù)平臺(tái)的調(diào)度方案，是本文著重解決的問題。我們利用MATLAB軟件建立交巡警平臺(tái)管轄范圍模型，針對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行合理的警力調(diào)配提出應(yīng)急交巡警服務(wù)平臺(tái)模型，該模型基于圖論原理構(gòu)建原始問題的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以滿足在現(xiàn)有條件下，盡可能在指定時(shí)間內(nèi)完成該區(qū)域的全封鎖。可以得到優(yōu)化的交巡警平臺(tái)警力的合理調(diào)度方案，結(jié)合發(fā)案率，根據(jù)每個(gè)節(jié)點(diǎn)被服務(wù)平臺(tái)覆蓋的次數(shù)確定完善的交巡警服務(wù)平臺(tái)的設(shè)置方案。將道路離散化處理，利用Floyd算法求解。建立相應(yīng)的整數(shù)規(guī)劃模型，利用貪婪算法近似求解，提出利用交巡警服務(wù)平臺(tái)覆蓋率和服務(wù)平臺(tái)缺失率兩個(gè)評(píng)價(jià)服務(wù)平臺(tái)顯著程度的指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：遺傳算法 計(jì)算幾何 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 貪心算法 圖論法

中圖分類號(hào)：G6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2014）04（a）-0116-02

1 問題分析

根據(jù)某市設(shè)置交巡警平臺(tái)的相關(guān)情況，為各交巡警平臺(tái)分配管轄范圍，使其在所管轄的范圍內(nèi)出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，盡量能在3分鐘內(nèi)有交巡警到達(dá)事發(fā)地。對(duì)于重大突發(fā)事件，需要調(diào)度全區(qū)20個(gè)交巡警服務(wù)平臺(tái)的警力資源，對(duì)進(jìn)出該區(qū)的13條交通要道實(shí)現(xiàn)快速全封鎖。我們按照設(shè)置交巡警服務(wù)平臺(tái)的原則和任務(wù)，設(shè)計(jì)了該區(qū)交巡警服務(wù)平臺(tái)警力合理的調(diào)度方案。

2 交巡警服務(wù)平臺(tái)覆蓋模型[1]

現(xiàn)有交巡警警車的車速為60 km/h，要求交巡警在3分鐘內(nèi)到達(dá)事發(fā)地，經(jīng)過計(jì)算交巡警的車速為1 km/h。

我們利用MATLAB軟件編程：以交巡警服務(wù)平臺(tái)為中心3 km為半徑的圓，所得的圓為交巡警服務(wù)平臺(tái)的覆蓋范圍。

設(shè)為道路節(jié)點(diǎn)集合為區(qū)域網(wǎng)絡(luò)圖中與每個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的到路邊的集合，邊的兩個(gè)端點(diǎn)為和（假設(shè)）則，有

兩個(gè)端點(diǎn)的距離為

，

針對(duì)上述模型1和2，采用Lingo、Lindo等軟件按分支定界法求得精確解但過程是十分困難的，原因如下：

（1）分支定界法屬于非多項(xiàng)式算法，當(dāng)整數(shù)變量較多時(shí)求解困難。

（2）交巡警在3分鐘內(nèi)到達(dá)事發(fā)地點(diǎn)的比例不低于90%和3分鐘以后到達(dá)重大事件部位的約束條件，很難用常規(guī)的線性與非線性表達(dá)式來精確表達(dá)。所以，該問題屬于復(fù)雜非線性整數(shù)規(guī)劃問題，難以精確求解，故考慮近似算法。我們選取貪婪算法進(jìn)行近似求解。

5.2 評(píng)價(jià)交巡警平臺(tái)設(shè)置是否合理的指標(biāo)主要有以下幾點(diǎn)

（1）交巡警服務(wù)平臺(tái)收走路徑包含的標(biāo)記點(diǎn)數(shù)量占區(qū)域標(biāo)記點(diǎn)總數(shù)的百分比。

（2）一直處在交巡警服務(wù)平臺(tái)的控制區(qū)域之外的標(biāo)記點(diǎn)數(shù)量占區(qū)域標(biāo)記點(diǎn)總量的百分比。

我們分別用交巡警服務(wù)平臺(tái)覆蓋率和交巡警服務(wù)平臺(tái)的缺失率來表示以上兩個(gè)指標(biāo)，交巡警服務(wù)平臺(tái)覆蓋率越高，巡警服務(wù)平臺(tái)的缺失率越低，巡警服務(wù)平臺(tái)設(shè)置就越顯著。我們認(rèn)為交巡警服務(wù)平臺(tái)覆蓋率達(dá)到90%以上，交巡警服務(wù)平臺(tái)的缺失率低于10%時(shí)，巡警服務(wù)平臺(tái)設(shè)置效果顯著。

分別求解P=20～22時(shí)滿足D1條件的交巡警服務(wù)平臺(tái)設(shè)置方案，并給出相應(yīng)的交巡警服務(wù)平臺(tái)設(shè)置效果顯著指標(biāo)。

根據(jù)評(píng)價(jià)原則：交巡警平臺(tái)覆蓋率達(dá)到90%以上，同時(shí)交巡警平臺(tái)的缺失率低于10%時(shí)，巡警平臺(tái)設(shè)置效果顯著。

結(jié)論：在A區(qū)增設(shè)2個(gè)交巡警平臺(tái)；B區(qū)不用增設(shè)平臺(tái)；C區(qū)增設(shè)2個(gè)平臺(tái)；D區(qū)增設(shè)8個(gè)平臺(tái)；E區(qū)增設(shè)5個(gè)平臺(tái)；F區(qū)增設(shè)4個(gè)平臺(tái)。

6 調(diào)度方案模型優(yōu)缺點(diǎn)分析

該方案對(duì)道路數(shù)據(jù)的離散化處理，給模型建立和求解帶來很大便利，對(duì)于D1要求中90%的比例，本文采用統(tǒng)計(jì)標(biāo)記點(diǎn)的方式計(jì)算，精確性較高，本模型方法不依賴具體的街道走向以及城市的地理形狀，具有普適性。可以推廣到其他地區(qū)的交巡警服務(wù)平臺(tái)的合理設(shè)置，稍加改進(jìn)可用于其他有類似特點(diǎn)的設(shè)置問題如：巡邏問題，移動(dòng)廣告等，如果考慮到車流量以及道路方向本模型更具有實(shí)際意義。

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