道路擁塞條件下應急物流中的優(yōu)化運輸問題研究

甘曦之 張鑫

[摘 要] 運輸問題隸屬于運籌學，是一種特別的線性規(guī)劃。針對大宗物資調運，運輸問題主要是確定出一個把很多產(chǎn)地的物資按照既定的交通網(wǎng)運輸?shù)矫總€銷售地點，確保總運費是最低的。假如發(fā)生突發(fā)公共事件，如果沒有盡早制定出相應的措施，將會損失非常嚴重。基于此，通過建立對應的數(shù)學模型，結合MATLAB求解，給出優(yōu)化運輸問題的解決方案，設計出優(yōu)化應急交通和物流系統(tǒng)，保障突發(fā)公共事件預警防御系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性以及時效性。

[關鍵詞] 運輸；道路擁塞；應急物流；MATLAB；控制變量法

[中圖分類號] F252 [文獻標識碼] A [文章編號] 1009-6043（2019）03-0060-03

引言

對于物流活動來說，物流是重中之重，而運輸管理主要指統(tǒng)籌規(guī)劃管理整個物流活動，規(guī)劃及優(yōu)化全部運輸環(huán)節(jié)，極大地提升了物流活動效率，極其關鍵。

應急物流是指借助現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡平臺，在各類突發(fā)事件中進行有效的組織救援物資的及時供應，以時效性作為作業(yè)評價重要指標的特殊物流活動。基于歷次大規(guī)模突發(fā)事件中，我國物流體系所獲得的經(jīng)驗，我們要進行總結，提出一些適用性強的理論，再切實分析我國應急物流實際運行狀況，對我國物流運作系統(tǒng)進行進一步的改進與完善，以提高我國應急物流系統(tǒng)的運行效率，在以后的各種突發(fā)事件中最大程度地確保廣大人民群眾的人身財產(chǎn)安全。

一、線性規(guī)劃與運輸問題

（一）線性規(guī)劃

二、道路擁塞應急物流優(yōu)化目標

第一，把應急交通運輸系統(tǒng)與物流系統(tǒng)兩者結合到一塊，深入分析“應急交通與物流系統(tǒng)”中存在的很多重要難點，從根源上達到整體最優(yōu)。

第二，借助復雜網(wǎng)絡理論對應急交通和物流網(wǎng)絡的復雜特點進行研究，重點是網(wǎng)絡可靠性、脆弱性，然后對網(wǎng)絡蓄意攻擊仿真，掌握網(wǎng)絡的關鍵節(jié)點和邊，有助于綜合優(yōu)化決策。

第三，借助完善的元胞自動機理論對應急交通和物流系統(tǒng)中的車、人流動態(tài)特點進行研究，涉及到擁堵、疏散特點等，有助于綜合優(yōu)化決策。

第四，借助不確定規(guī)劃理論方法對應急交通和物流系統(tǒng)的幾個關鍵點進行研究（確定臨時救援路徑、安排受損運輸干線和搶修設施、立刻搶救和轉移受災人員、立刻調配送達救災人員、優(yōu)化應急物流設施、儲備控制應急救援物資、優(yōu)化調度應急救援物資、合理安排運輸方式），然后選擇既定環(huán)境、不既定環(huán)境下的優(yōu)化方法。

三、應急物流及其特點

（一）應急物流的特點

作為突發(fā)事件，就其發(fā)生而言具有一反常態(tài)的突發(fā)性、不可預知性，這與人們平時的思維習慣相沖突，主要特征有[4]：1.突發(fā)性；2.不確定性；3.弱經(jīng)濟性；4.非常規(guī)性；5事后選擇性；6.不均衡流量；7.時間約束的緊追性；8.社會公益性。

（二）應急物流與普通物流的區(qū)別

應急物流在各個要素上與普通物流有很大的區(qū)別，政府是應急物流體系的大腦，在整個應急物流的過程中起著很大的作用。

四、內點法

（一）內點法介紹

內點法的主要思路[5]是從內點（x0）開始，按照可行方向獲得讓目標函數(shù)值變大的后繼點，然后從獲得的內點繼續(xù)，按照另一個可行方向獲得目標函數(shù)值變大的內點。以此類推，就會獲得一個由內點組成的序列{xk}，使得cTxk+1

（二）內點法的優(yōu)劣

線性優(yōu)化是數(shù)學優(yōu)化最基本的問題。它大量的應用在經(jīng)濟、工程和許多其他領域，解決線性規(guī)劃問題的三個最重要的算法是：樞紐，橢球和內點法。

現(xiàn)代內點理論的基本思想是：起點在“宇宙中心”，用梯度法從起點尋找一個下降方向，因為從起點走出去第一步效果最好，則設法使每一次走出去都是第一步（用非線性的投影變換又回到新的宇宙中心，就不會碰到邊界）。Karmarkar提出的內點法是建立在單純形結構之上的，但與單純形法沿著可行域邊界尋優(yōu)不同，內點法從初始內點出發(fā)，沿著最速下降方向，從可行域內部直接走向最優(yōu)解。內點法是在可行域內部尋優(yōu)，對于大規(guī)模線性規(guī)劃問題，當約束條件和變量數(shù)目增加時，內點法的迭代次數(shù)變化較少。內點法是一種具有多項式時間復雜性的線性規(guī)劃算法，其收斂性和計算速度均優(yōu)于單純形法，計算時間比單純形法快50倍。內點法在形式上與經(jīng)典障礙法等價，而且對于線性、非線性問題可以統(tǒng)一解法。

五、系統(tǒng)設計

基于前文所述方法，建立覆蓋全市主要街道路口和重點單位的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，建設以公安局視頻系統(tǒng)為核心的圖像監(jiān)控中心，綜合接入各應急聯(lián)動部門已建的視頻監(jiān)控圖像信號。

第一，由于應急業(yè)務的需要，應急指揮中心可以對與突發(fā)公共安全事件有關的視頻圖像進行存儲、調用和分析，可以對已有的視頻圖像進行點播，可以在應急指揮中心的接處警臺上直接操作視頻圖像的切換，視頻攝像頭的云臺控制。

第二，應急指揮中心的視頻監(jiān)控與分析綜合視頻調度系統(tǒng)應可以為分布在城市各應急聯(lián)動部門的專業(yè)指揮中心、遠程處警終端提供視頻信號，可以提供視頻圖像的同步顯示和視頻圖像的點播和回播。

第三，可以將視頻圖像的存儲與對應的突發(fā)事件信息關聯(lián)起來，達到事件綜合信息回播并索引的功能。

綜合視頻調度系統(tǒng)支持豐富的視頻調度功能，將有線/無線語音調度、移動視頻傳輸、視頻監(jiān)控、視頻會商和指揮調度融于一體，實現(xiàn)了強大的視頻調度功能，滿足了應急狀況下的音視頻的高度統(tǒng)一和快速響應的需求。通過視頻調度臺對任意移動終端或固定視頻信息進行統(tǒng)一調度管理，可以對這些視頻進行錄像、抓拍等功能，可以將實時的視頻和圖片對系統(tǒng)內任意用戶進行分發(fā)、轉發(fā)等功能，真正實現(xiàn)視頻信息的扁平化和快速協(xié)同共享。

此外，移動視頻調度功能與視頻監(jiān)控、視頻會議系統(tǒng)形成了有效的互補，為快速處置提供了多視角的決策依據(jù)。

系統(tǒng)可實現(xiàn)把用戶已經(jīng)部署的多種視頻通信系統(tǒng)接入進來，如3G/4G視頻系統(tǒng)、無線專網(wǎng)系統(tǒng)、固定視頻監(jiān)控系統(tǒng)、單兵、視頻會議等。可實現(xiàn)多種視頻通信系統(tǒng)的集中接入、集中管理、集中調度，并可實現(xiàn)不同視頻通信系統(tǒng)之間的相互轉發(fā)、分發(fā)。

系統(tǒng)可以將不同網(wǎng)絡制式的終端通過IP網(wǎng)絡接入到CMT多媒體視頻調度系統(tǒng)中，調度臺可以將不同的視頻終端上傳上來的視頻、圖片進行分發(fā)、轉發(fā)給其他終端。同時終端和終端之間也可以不通過調度臺進行視頻、圖片的轉發(fā)、分發(fā)，這樣就可以實現(xiàn)指揮中心對各終端進行統(tǒng)一的指揮調度。

多媒體集群調度系統(tǒng)可以實現(xiàn)基于IP網(wǎng)絡的視頻會議功能，系統(tǒng)將各類視頻終端統(tǒng)一融合到平臺中，實現(xiàn)不同地點、不同人員、不同終端的融合會議。

結論

應急物流的實施與管理是我國政府面臨的一項嚴峻考驗，而應急物流是應急管理得以有效開展的基本保障。應急物流體系是一項系統(tǒng)工程，一方面，需要該系統(tǒng)各層面的完善；另一方面，應該積極學習先進國家的經(jīng)驗，探索政府與市場有效的合作與協(xié)調機制，盡早建立高效、快速的應急物流體系與現(xiàn)代應急物流機制，在保障應急物流應急需要的基礎上，防止資源的浪費，最大限度地降低社會成本，凸顯應急物流系統(tǒng)的靈活性。

[參考文獻]

[1]宋業(yè)新，陳綿云，吳曉平.具有模糊信息的目標運輸問題求解[J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學，2011.

[2]劉正義.運輸規(guī)劃問題的計算機求解[J].汽車運輸研究，2015，14（3）：82-87.

[3]王麗娟.基于Matlab的一類運輸優(yōu)化問題求解[J].中國科技論文在線，2010，3（6）：614-618.

[4]張干宗.線性規(guī)劃[M].武漢：武漢大學出版社，2008.

[5]運籌學教材編寫組.運籌學：第3版[M].北京：清華大學出版社，2005.

[6]林齊寧.運籌學[M].北京郵電大學出版社，2008.

[7]葉向著.使用運籌學—運用Excel建模和求解[M].中國人民大學出版社，2007.

[8]Stephen J.Wright.Primal-Dual Interior-Point Methods.Society for Industry and Applied Mathematics，1997.

[責任編輯：史樸]