道路拥塞条件下应急物流中的优化运输问题研究

甘曦之 张鑫

[摘 要] 运输问题隶属于运筹学，是一种特别的线性规划。针对大宗物资调运，运输问题主要是确定出一个把很多产地的物资按照既定的交通网运输到每个销售地点，确保总运费是最低的。假如发生突发公共事件，如果没有尽早制定出相应的措施，将会损失非常严重。基于此，通过建立对应的数学模型，结合MATLAB求解，给出优化运输问题的解决方案，设计出优化应急交通和物流系统，保障突发公共事件预警防御系统可靠性、稳定性以及时效性。

[关键词] 运输；道路拥塞；应急物流；MATLAB；控制变量法

[中图分类号] F252 [文献标识码] A [文章编号] 1009-6043（2019）03-0060-03

引言

对于物流活动来说，物流是重中之重，而运输管理主要指统筹规划管理整个物流活动，规划及优化全部运输环节，极大地提升了物流活动效率，极其关键。

应急物流是指借助现代计算机网络平台，在各类突发事件中进行有效的组织救援物资的及时供应，以时效性作为作业评价重要指标的特殊物流活动。基于历次大规模突发事件中，我国物流体系所获得的经验，我们要进行总结，提出一些适用性强的理论，再切实分析我国应急物流实际运行状况，对我国物流运作系统进行进一步的改进与完善，以提高我国应急物流系统的运行效率，在以后的各种突发事件中最大程度地确保广大人民群众的人身财产安全。

一、线性规划与运输问题

（一）线性规划

二、道路拥塞应急物流优化目标

第一，把应急交通运输系统与物流系统两者结合到一块，深入分析“应急交通与物流系统”中存在的很多重要难点，从根源上达到整体最优。

第二，借助复杂网络理论对应急交通和物流网络的复杂特点进行研究，重点是网络可靠性、脆弱性，然后对网络蓄意攻击仿真，掌握网络的关键节点和边，有助于综合优化决策。

第三，借助完善的元胞自动机理论对应急交通和物流系统中的车、人流动态特点进行研究，涉及到拥堵、疏散特点等，有助于综合优化决策。

第四，借助不确定规划理论方法对应急交通和物流系统的几个关键点进行研究（确定临时救援路径、安排受损运输干线和抢修设施、立刻抢救和转移受灾人员、立刻调配送达救灾人员、优化应急物流设施、储备控制应急救援物资、优化调度应急救援物资、合理安排运输方式），然后选择既定环境、不既定环境下的优化方法。

三、应急物流及其特点

（一）应急物流的特点

作为突发事件，就其发生而言具有一反常态的突发性、不可预知性，这与人们平时的思维习惯相冲突，主要特征有[4]：1.突发性；2.不确定性；3.弱经济性；4.非常规性；5事后选择性；6.不均衡流量；7.时间约束的紧追性；8.社会公益性。

（二）应急物流与普通物流的区别

应急物流在各个要素上与普通物流有很大的区别，政府是应急物流体系的大脑，在整个应急物流的过程中起着很大的作用。

四、内点法

（一）内点法介绍

内点法的主要思路[5]是从内点（x0）开始，按照可行方向获得让目标函数值变大的后继点，然后从获得的内点继续，按照另一个可行方向获得目标函数值变大的内点。以此类推，就会获得一个由内点组成的序列{xk}，使得cTxk+1

（二）内点法的优劣

线性优化是数学优化最基本的问题。它大量的应用在经济、工程和许多其他领域，解决线性规划问题的三个最重要的算法是：枢纽，椭球和内点法。

现代内点理论的基本思想是：起点在“宇宙中心”，用梯度法从起点寻找一个下降方向，因为从起点走出去第一步效果最好，则设法使每一次走出去都是第一步（用非线性的投影变换又回到新的宇宙中心，就不会碰到边界）。Karmarkar提出的内点法是建立在单纯形结构之上的，但与单纯形法沿着可行域边界寻优不同，内点法从初始内点出发，沿着最速下降方向，从可行域内部直接走向最优解。内点法是在可行域内部寻优，对于大规模线性规划问题，当约束条件和变量数目增加时，内点法的迭代次数变化较少。内点法是一种具有多项式时间复杂性的线性规划算法，其收敛性和计算速度均优于单纯形法，计算时间比单纯形法快50倍。内点法在形式上与经典障碍法等价，而且对于线性、非线性问题可以统一解法。

五、系统设计

基于前文所述方法，建立覆盖全市主要街道路口和重点单位的视频监控系统，建设以公安局视频系统为核心的图像监控中心，综合接入各应急联动部门已建的视频监控图像信号。

第一，由于应急业务的需要，應急指挥中心可以对与突发公共安全事件有关的视频图像进行存储、调用和分析，可以对已有的视频图像进行点播，可以在应急指挥中心的接处警台上直接操作视频图像的切换，视频摄像头的云台控制。

第二，应急指挥中心的视频监控与分析综合视频调度系统应可以为分布在城市各应急联动部门的专业指挥中心、远程处警终端提供视频信号，可以提供视频图像的同步显示和视频图像的点播和回播。

第三，可以将视频图像的存储与对应的突发事件信息关联起来，达到事件综合信息回播并索引的功能。

综合视频调度系统支持丰富的视频调度功能，将有线/无线语音调度、移动视频传输、视频监控、视频会商和指挥调度融于一体，实现了强大的视频调度功能，满足了应急状况下的音视频的高度统一和快速响应的需求。通过视频调度台对任意移动终端或固定视频信息进行统一调度管理，可以对这些视频进行录像、抓拍等功能，可以将实时的视频和图片对系统内任意用户进行分发、转发等功能，真正实现视频信息的扁平化和快速协同共享。

此外，移动视频调度功能与视频监控、视频会议系统形成了有效的互补，为快速处置提供了多视角的决策依据。

系统可实现把用户已经部署的多种视频通信系统接入进来，如3G/4G视频系统、无线专网系统、固定视频监控系统、单兵、视频会议等。可实现多种视频通信系统的集中接入、集中管理、集中调度，并可实现不同视频通信系统之间的相互转发、分发。

系统可以将不同网络制式的终端通过IP网络接入到CMT多媒体视频调度系统中，调度台可以将不同的視频终端上传上来的视频、图片进行分发、转发给其他终端。同时终端和终端之间也可以不通过调度台进行视频、图片的转发、分发，这样就可以实现指挥中心对各终端进行统一的指挥调度。

多媒体集群调度系统可以实现基于IP网络的视频会议功能，系统将各类视频终端统一融合到平台中，实现不同地点、不同人员、不同终端的融合会议。

结论

应急物流的实施与管理是我国政府面临的一项严峻考验，而应急物流是应急管理得以有效开展的基本保障。应急物流体系是一项系统工程，一方面，需要该系统各层面的完善；另一方面，应该积极学习先进国家的经验，探索政府与市场有效的合作与协调机制，尽早建立高效、快速的应急物流体系与现代应急物流机制，在保障应急物流应急需要的基础上，防止资源的浪费，最大限度地降低社会成本，凸显应急物流系统的灵活性。

[参考文献]

[1]宋业新，陈绵云，吴晓平.具有模糊信息的目标运输问题求解[J].模糊系统与数学，2011.

[2]刘正义.运输规划问题的计算机求解[J].汽车运输研究，2015，14（3）：82-87.

[3]王丽娟.基于Matlab的一类运输优化问题求解[J].中国科技论文在线，2010，3（6）：614-618.

[4]张干宗.线性规划[M].武汉：武汉大学出版社，2008.

[5]运筹学教材编写组.运筹学：第3版[M].北京：清华大学出版社，2005.

[6]林齐宁.运筹学[M].北京邮电大学出版社，2008.

[7]叶向著.使用运筹学—运用Excel建模和求解[M].中国人民大学出版社，2007.

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

[责任编辑：史朴]