危化品道路运输事故应急救援中心选址模型研究.pdf

安全 Safety 湖南省自然科学青年基金资助项目201 9J J 50152 Research on Modei of Location of Emergercy Rescue Center for Road Transport Accinertt of Dangerout Chemicait LIN Jinyu1 ZHOU Rongyl1,2 LIU Jieyu1 HUANG Wennuo1 WANG Lingrul1 1. Sc h o o i o f Reso u rc e Enviro nment a nd Sa fet y Eng ineering, Hu na n Universit y o f Sc ienc c 胡丹丹等［9］ 大网 络覆盖模型为基础，结合排 ，建立服务数量 大化和服务时间最小化的混合整数双目标紧急 选址模型，进 完 高 危化品 事故的紧 系统；朱晓波［10］建 考虑 安置应 费用情况的集合覆盖单一 模型，为 者和相关机构 点的布 局方案提供科学的 依据；向红艳等［11］对危化 事故的影响 进行 ， 建 了基于 的0-1整数规 标 选 址模型，有提高 应对不同程度事故 的应 处 力* 应急响应时间及应急处理能力是研究危化品 事故应 选 模型的重 因素， 述 ， 盖范 大化而忽略了其应急处 力的 ，或 仅 如何缩短 设备到达事故现场的时间 未能考虑 出 行动的准备时间，结 果导致 的选 优*基于此，本 文以应 的响应时间最小化以及应急处 力的最大化为 标，对有的最大网络覆 盖模型进行改进， 建 危化 事故应 的双目标 选址模型，并采用计算时间更短、 精度更高的邻域搜 对模型进行 *最 文献［9］的 网为 案例，运用本文所建模型 进行研究分析， 模型的科学性与准确性* 1应急救援中心基本选址模型 危化 事故 发生在 网 的 何一个节点上*此类事故的应急特点在于,其设置 的应 需 盖整个路网上的不同弧段 不同点， 类 大网络 盖选 模 型来 ［12］*结合前人研究结果，最大网络覆盖选 模型 如下 危化品道路运输事故应急救援中心选址模型研究-21 - 应急2020年第5期 给定G ；,“代表某危化品道路运输网络, 其中；为节点集，即 选应 选址点的集 合;网络上的弧集“表示 线的集合。弧i,ji,j 的权重值叫表示该弧段上事故发生的概率及事故 的严重程度，可用网的 人 度 灾 害事故发生的概率来表示。弧i,j,j的 度为, 2,表示运输网络/中的点对2之间的最短 离。P表示备选应 的 * 设P个应 设置于集合S;上 |s| P,R为应 的覆盖半径，可根据 应急时间阈值给定*如应 集S中至 有一个 盖某弧 的 点，则 弧段被集合S完全覆盖*集合S中应 盖弧i“的比例为ZS,即某条弧上 被完全覆盖的长度与该弧 度相比所占的比例, 显然有0ZS 1*设S为S覆盖弧i 的 *所有弧被覆盖的 之和，记为8 S,即 8S ZS*最大网络覆盖模型所需要 的 ，在节点集；中选择P个应 援中 点构成集合S,使 S的覆盖 8 S 大 ma x 8 S Z S 1 设fei表示弧i被位于点处的应急救 端点i的覆盖比例，表示节点 与端点i勺最短距离，其中i “,；*弧i 从i发出长为fe i血的片 被位于处的应急 完全覆盖*同理，弧i的端点j通过位 于处应 的覆盖比例 为kj,iikj,ii ,即 可以将 的ki替换成 后进行下一 步的计算*则有 1 , k R fe i kk , k R k 、0, elseelse 2 出,zS被集合S中的救援中心覆盖 的比例不超过100,因 有 Zi s二min { max fe 1 max 应j,, ,1 } 3 k S k SS 式3是对弧覆盖比例ZiS的约束*在应急救 的某种设置方案下， 弧i 的两端点i覆盖弧的比例超过1, 弧i被完 全覆盖,zS取1；否则ZS取 min { mix i., 11严j, , } S S 可知,最大网络覆盖问题可用下述模型表示 ma x8 叫jZ 4 i 2 P 5 s max2M_/ max2K j,Z 6 i “,010,12 7 公式4为模型的目标 ，表示覆盖弧集“ 中所有弧的 和最大化*其均为约束条件* 2改进后的应急救援中心选址模型 2.1模型的改进模型的改进 述 模型仅考虑 点在没有任 件下的 盖范围， 在 生活 其覆盖范围往往达不 值， 因为 在 事故 发出的 信 出动 行动需 的反应及准备时间,即应急响应 时间;各个 的人力、物力有限，受其应急处 力的影响， 在 时间内所 的 实际范围必定比 值小*因此，考虑 的 应急响应时间和应急处 力 的双目标决策 选址模型， 准分析应 的实际救援 盖范 * 文 的最大网络覆盖选址模型是在 情况下的随机选址模型*假设需求点产生的需求 泊松 ， 的响应时间服从负指数分 布⑴]*当应 事故发生地i的 需 时,立即出 设备赶往事发现场进行 * 设各应 的服 率 相同;救援中心的平均响应时间记为,；表示单 时间内在节点i i发生的平均事故起数;表示 在单位时间内 的事故起数, 0 ;Nj;Nj是特定条件下的需求点集合距离急救 的平均行驶时间小于 于D且与集合S中 的所有 k 比 离 的平均行 驶时间最短的需求点* Nj符合 近指派原则，即 NG 1 1 i\dl]t,dl]dlk,kSSi\dl]t,dl]dlk,kSS 刃 刃 * 示应 盖需求的平均响应 时间 短的 标 如下 minZ 入⑺ 8 js iNj s -22 -危化品道路运输事故应急救援中心选址模型研究 2020年第5期应急 救援中心的选址不仅要考虑应急响应时间，还 要考虑各类设施的应急处 力。在独考虑处 力 的危化 事故的应急救 心选 ，文献［12 ］ 两种应急处 力不同的应 来建立选址模型介绍如下 设某应急网络中设有两种应急处 力不 同的 A和B*简的 服务，如消 功 ［型应 来提供;而A型应 具备消防功能外，增 如伤员急救、受 灾人口疏导、区域隔离、 处 功能。两种不 同的救援中心分别对应不同的应急时间阈值。当 事故发生时， ［型应 首先在较短的 时间内 事发地点进行简 之后，再由 A型应 在相对延长的应 期内到 达事故点采取进 的 施。 于A型应 提供更加完善的服 ，所以，若某事故点发出呼救请 ，A型应 援 在相对短的时间内赶到，从节 源、节 考虑，就没有必要再出动B型 * 设路网中需要设立个A型应 心,；个B型应急救援中心，且A、B型救援中心相 互独立，不可叠加设置，即 个待选 点只 能建 类型的应 * ，对于集合 ；中的 个节点都有这样的一组 变量 _ {1，如果一个A型应急救援中心放置点i { 0,否则 9 {1，如果一个B型应急救援中心放置点i y/ { 0，否则 10 考虑应急处理能力限制的最大网络覆盖选址 问题， 将；个A型应 和；个B 型应 在路网中，使得所有 所覆盖弧段的权重之和最大* ，考虑处 力 的 大网络 盖选 模型 示为 8 S S 11 9选应 援 中心的数量为p 10*弧（i,j）i,j）的权重取为 为简化 骤，该实例 ，解决p-media n问 的顶点替 采用多轮邻域搜索，且其搜索轮 数上限设为F 10* 将路网上已知 代入模型中，并通过Ma t - l a b5.2软件 模型研究结果， 并与文献［9 ］所结果对比，见表2* 15 3.5 18 16 图 某危化品道路运输网络图 Fio . Ro a d t ra nspo e net w o rk dia g ra m c f a da ng ero u s c h emic a l 4 0. 13.4 2/13.9\/15.913.7、 13.6 -7 V \ A 20\ -1必更518 二 14.5 表1某路网单位时间内各节点发生事故的平均次数 Ta b. 1 Th e a vera ee nu mber c f a c c ident s a t ea c h no de in a ro a d net t o rk per u nit t ime 节点事故起数（起）节点事故起数（起）节点事故起数（起）节点事故起数（起） 17910172256 29105189263 381110195277 44125202285 571312217299 631411225305 721572383111 810162247327 表2本文研究结果与文献[9]结果对比 Ta b. 2 Co mpa riso n c f resea rc h resu l t s in t h is pa per w it h resu l t s o n a o ieo a iu o e[9] 对比项平均响应时间覆盖效益 本文研究结果4. 67min55306 文献［9］结果5. 35min49143 本文优化比例12.7112.54 从表2可以看出，本模型救援中心的平均应急 响应时间为4. 67min，相比文献［9］的5. 35min节省 12.71,为事故处理争取 多的救援时间；在 度相同的模型时,本文采用的邻域搜索 比于文献［9 ］所采用的启发 计算耗时 缩短了 28.97,因 节 时间，运算 精度及准确性更高;在 充分发挥其应有的应急 处 力的情况下,该模型布局的 在 「 路网上的事故 盖 为55 306，相比文献 ［9］的49 143增 12.54,扩大 对事 发地的救援范围,有助于进 降低事故 的 影响* 述结果表明基于应急响应时间及应急处理 能力 的最大网络覆盖双目标 选址模型，比 标选址模型所设立的救援中心布局更加科学 合理,合实际需求* 4结论 （1） 救援中心应急响应时间及应急处理能力对 其 盖范围有着重大影响，在利用最大网络覆 盖模型 危化 事故应 选 时，应综合分析二者对于模型的影响程度， 建立双目标 选址模型，使所建模型更符合 * （2） 研究案例表明考虑救援中心的应急响应 时间及应急处 力 的最大网络覆盖选址模 型,能够有 传统的单因素选址模型带来的缺 陷，缩短 的应急响应时间，准确发挥其具 的应急处 力，有 应 行动的快速 展开，最大程度的 危化 事故的蔓延 和降低事故带来的 * （3） 文所 的各应 负责的区域 是相互独立,互不重叠的，即一个需求点 派给 一个 ，在未来的 考虑救援 有 设施的情况* -24 -危化品道路运输事故应急救援中心选址模型研究 2020年第5期应急 参考文献 [I] 李定邦，程真.危险化学品运输管理及事故应急系统探讨[J].中国安全科学学报，2006,16 9 69 -73, 146,148. 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