1緒論

1.1研究背景
我國高速公路在近幾年里程增長較快，2012年底總里程超過9.6萬公里，穩(wěn)居世界第二位⑴。越來越多的車輛駛?cè)敫咚俟�，使得事故時(shí)常發(fā)生，而且由于車輛行駛較快，事故后果極其嚴(yán)重，僅2012年高速公路就有8896例交通事故，死亡6144人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3.42億元[2]。而且高速公路上的事故較多出現(xiàn)車毀人亡的慘劇，更嚴(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生衍生事故和連環(huán)追尾事故。這類事故危害程度一般是普通道路的幾倍、乃至幾十倍危害著高速公路駕乘人員的生命安全和國家財(cái)產(chǎn)安全。交通事故在發(fā)生的時(shí)候，不但危害公私財(cái)產(chǎn)安全，而且易造成道路擁堵，對(duì)正常交通運(yùn)行造成一定的影響。對(duì)于高速公路交通事故的嚴(yán)重危害，應(yīng)急救援工作顯得尤為重要。針對(duì)高速公路事故損失嚴(yán)重、交通影響較大的特點(diǎn)，較快地處理事故是降低損失和交通影響的保證。為此高速公路管理局在公路沿線配置了不同種類的應(yīng)急車輛資源以便救援部門開展應(yīng)急救援工作，主要有交警巡邏車、醫(yī)療救護(hù)車、清障車、清掃車。導(dǎo)致資源配置不足或是使用效率較低；配置資源的數(shù)量和位置不合理，導(dǎo)致救援車輛不能及時(shí)到達(dá)事故點(diǎn)；此外，高速公路應(yīng)急人員整體的專業(yè)水平不高和資源的不完備，都是制約高速公路高效應(yīng)急管理的原因。美、德、日等發(fā)達(dá)國家在高速公路的應(yīng)急管理問題上一直走在世界前列，這些發(fā)達(dá)國家的救援資源豐富、高級(jí)，救援決策較快，而且救援技術(shù)也有了廣泛的應(yīng)用。更重要的是，在應(yīng)急預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)、資源調(diào)度、響應(yīng)恢復(fù)等方面，發(fā)達(dá)國家的應(yīng)急管理已從一般的地面救援發(fā)展為多個(gè)部門聯(lián)合處理事故的陸地、空中三維立體救援體系[8]。由此可見，我國高速公路救援工作還做的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，與發(fā)達(dá)國家存在明顯差距。
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1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在應(yīng)急資源實(shí)時(shí)需求方面，國內(nèi)外學(xué)者做了較多研究，其中，Taskiri[2G]等人通過預(yù)測(cè)廂風(fēng)來幫助決策者決定強(qiáng)制疏散是否開始，以及緊急疏散位置救援物資的數(shù)量和分布等問題。使用貝葉斯預(yù)測(cè)模型處理熱帶氣旋信息，根據(jù)颶風(fēng)軌跡決策物資供應(yīng)需求。1086[21]等人對(duì)災(zāi)難后的資源需求進(jìn)行了定量研宄，通過對(duì)參與卡特里娜颶風(fēng)的急救人員釆集數(shù)據(jù)，來統(tǒng)計(jì)他們的資源需求和實(shí)時(shí)處理情況，然后用ARIMA模型進(jìn)行需求預(yù)測(cè)。同時(shí)，國內(nèi)學(xué)者宋曉宇[22]等改變?cè)紨?shù)據(jù)序列使其滿足指數(shù)增長規(guī)律，從而改進(jìn)了GMG，1)模型，用改進(jìn)模型預(yù)測(cè)受災(zāi)點(diǎn)帳篷在6個(gè)周期內(nèi)的需求量，結(jié)果表明該改進(jìn)模型提高了預(yù)測(cè)精度。郭金芬[23]等人結(jié)合影響地霞傷亡人數(shù)的指標(biāo)，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)災(zāi)后傷亡人數(shù)，最后對(duì)災(zāi)區(qū)的應(yīng)急資源需求量進(jìn)行估算。綜上可以看出，在應(yīng)急資源儲(chǔ)備需求方面，國外學(xué)者多采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和仿真分析的方法進(jìn)行研宄，國內(nèi)學(xué)者通過分析風(fēng)險(xiǎn)因素，釆用案例推理等理論進(jìn)行研究；在應(yīng)急資源實(shí)時(shí)需求研究中，國外學(xué)者的研究多建立在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或是仿真模型的基礎(chǔ)上，釆用貝葉斯、滑動(dòng)平均模型等方法對(duì)資源需求進(jìn)行預(yù)測(cè)，已經(jīng)將預(yù)測(cè)的結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際，可見國外對(duì)災(zāi)害應(yīng)急資源的預(yù)測(cè)研究己經(jīng)趨于成熟。國內(nèi)學(xué)者釆用灰色模型、案例推理，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法對(duì)應(yīng)急資源需求量進(jìn)行了預(yù)測(cè)，國內(nèi)學(xué)者對(duì)資源需求的研究仍處于理論階段。經(jīng)過查閱大量文獻(xiàn)，高速公路的資源儲(chǔ)備需求預(yù)測(cè)研宄仍較少，國內(nèi)外學(xué)者在自然災(zāi)害應(yīng)急資源需求預(yù)測(cè)中運(yùn)用的理論和方法對(duì)高速公路救援資源需求預(yù)測(cè)的研究具有很重要的借鑒價(jià)值。
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2高速公路應(yīng)急車輛資源需求與量化分析

2.1高速公路應(yīng)急需求
高速公路配置應(yīng)急資源的核心任務(wù)就是處理交通事故，保證救援的時(shí)效性和效率。根據(jù)表現(xiàn)形式可以將交通事故分為：車輛損壞、交通擁堵、人員傷亡、火災(zāi)、危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏等事故。我國絕大部分高速公路應(yīng)急管理的主要部門是高速公路管理公司，與其協(xié)同進(jìn)行應(yīng)急救援的部門資源有交警、醫(yī)護(hù)、消防、路政、養(yǎng)護(hù)、清障等，這些部門分別派人，在救援中心聯(lián)合辦公，提供全天候服務(wù)。一般情況下，交通事故的處理過程主要包括發(fā)現(xiàn)事故、事故信息收集與確認(rèn)、應(yīng)急調(diào)度、事故處理、道路恢復(fù)。如圖2-1所示，事故發(fā)生后，高速公路監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)和收集事故信息。監(jiān)控中心確認(rèn)事故信息后，將事故地點(diǎn)、事故類型、事故嚴(yán)重程度信息等告知應(yīng)急救援中心。由應(yīng)急救援中心指揮協(xié)調(diào)各部門調(diào)度應(yīng)急資源，通知下屬的醫(yī)療、消防、清障等部門調(diào)遣資源前往事故地點(diǎn)，聯(lián)合處置事故造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、等影響。
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2.2高速公路應(yīng)急車輛資源及量化分析
應(yīng)急車輛資源作為現(xiàn)代化的交通工具，具有快捷、便利的功能。在交通事故發(fā)生后，救援人員往往駕駛應(yīng)急車輛前往事故地點(diǎn)完成救援任務(wù)，車輛資源在提高救援效率和保障交通通暢過程中發(fā)揮著巨大的作用。根據(jù)部門分工和資源的用途可以知道，常用應(yīng)急車輛有：巡邏車、清障車、清掃車、醫(yī)療車和消防車。巡邏車是交警、路政進(jìn)行日常巡邏的主要車輛，日常巡邏可以監(jiān)督進(jìn)路上駕駛員危害公共安全的駕駛行為，更可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患或交通事故。琪故發(fā)生時(shí)，監(jiān)控中心收到事故信息并通知交警，交警利用巡邏車第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交通指揮和事故處理等工作，路政利用巡邏車對(duì)事故評(píng)估路產(chǎn)損火等工作。在確定應(yīng)急資源數(shù)量的研宄中，主要分為物資儲(chǔ)備中心的資源需求數(shù)量和突發(fā)事件的資源需求數(shù)量，通常我們稱之為事故發(fā)生前的資源配置和事故發(fā)生后的資源調(diào)度。前者更傾向于宏觀配置應(yīng)急資源，主要為應(yīng)對(duì)突發(fā)事件做準(zhǔn)備，通過儲(chǔ)備一定數(shù)量的應(yīng)急資源，達(dá)到資源的高效利用；后者更傾向于資源調(diào)度，即當(dāng)事故發(fā)生的時(shí)候，根據(jù)事故點(diǎn)對(duì)應(yīng)急資源的數(shù)量需求，從不同救援站向事故位置調(diào)度應(yīng)急資源。

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3高速公路應(yīng)急車輛資源需求預(yù)測(cè)......... 23
3.1需求預(yù)測(cè)方法對(duì)比分析與確定......... 23
3.2基于案例推理的應(yīng)急車輛資源需求預(yù)測(cè)......... 24
3.3基于差異系數(shù)的改進(jìn)型案例推理方法......... 32
3.4案例驗(yàn)證與分析 .........34
3.4.1危險(xiǎn)源指標(biāo)......... 34
3.4.2差異系數(shù)修正效澩驗(yàn)證......... 36
4高速公路應(yīng)急車輛資源配置建模與求解......... 41
4.1應(yīng)急車輛資源配罝問題描述......... 41
4.2建立應(yīng)急車輛資源配置模型......... 42
5基于GZA案例的應(yīng)總車輛資源預(yù)測(cè)......... 57
5.1應(yīng)急車輛資源需求預(yù)測(cè)......... 57
5.2應(yīng)急車輛資源優(yōu)化配置 .........59

5基于GZA案例的應(yīng)急車輛資源需求預(yù)測(cè)與配置

5.1應(yīng)急車輛資源需求預(yù)測(cè)
救援站所配置的應(yīng)急資源執(zhí)行救援任務(wù)首先保障最近救援點(diǎn)，以達(dá)到救援效率最高。由于救援站2出救平均時(shí)間最短，救援位置較好，且覆蓋路段危險(xiǎn)程度較高，所以救援站2救援任務(wù)較重，配置的巡邏車和清障車較多，這驗(yàn)證了資源配置模型可以滿足時(shí)間效率和救援任務(wù)需求。救援站1配置的2輛消防車主要負(fù)責(zé)大橋火災(zāi)救援，而救援站2和救援站3主要負(fù)責(zé)危險(xiǎn)程度較高的隧道的火災(zāi)救援。這比較符合就近原則，也符合危險(xiǎn)路段分配較多的應(yīng)急資源。由于醫(yī)療車和清掃車的稀缺性，每輛醫(yī)療車主要負(fù)責(zé)就近路段的醫(yī)療救援任務(wù)；清掃車在救援站2配置兩輛，在救援站1、3各配置一輛，可以保證橋梁和隨道的快速清掃工作，這也比較符合救援效率要求。
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結(jié)論

隨著我國高速公路的快速發(fā)展，高速公路的安全問題受到越來越多的重視，應(yīng)急車輛資源作為高速公路運(yùn)營單位主要的救援資源，在排除安全隱患、疏導(dǎo)和移除受損車輛、救援受傷人員、保障道路暢通和修復(fù)路產(chǎn)損失等方面發(fā)揮著巨大的作用。本文從應(yīng)急救援流程出發(fā)，分析高速公路應(yīng)急車輛的資源需求，并研宄資源需求的量化方法；將改進(jìn)型案例推理與應(yīng)急車輛需求影響因素相結(jié)合，有效預(yù)測(cè)案例的應(yīng)急車輛資源需求；釆用數(shù)學(xué)規(guī)劃中的目標(biāo)約束優(yōu)化方法建立資源配置模型，結(jié)合粒子群優(yōu)化算法求解了高速公路應(yīng)急車輛資源的合理配置。論文的主要研究結(jié)論和成果如下：
(1)基于事故年報(bào)和事故致因理論，在車、路、環(huán)境、附屬設(shè)施四個(gè)方面分析高速公路交通安全的影響因素，建立道路事故危險(xiǎn)源指標(biāo)體系。通過研宄資源需求案例庫的組成結(jié)構(gòu)，基于AHP的案例推理模型創(chuàng)新性的將危險(xiǎn)源指標(biāo)與應(yīng)急車輛資源需求相結(jié)合并進(jìn)行需求預(yù)測(cè)。
(2)為了提高案例推理的預(yù)測(cè)效果和精度，針對(duì)案例推理預(yù)測(cè)解空間調(diào)整的困難和不足，提出案例危險(xiǎn)指數(shù)和案例之間的差異系數(shù)，用于修正案例推理預(yù)測(cè)結(jié)果，實(shí)例驗(yàn)證了差異系數(shù)較好的修正效果。
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參考文獻(xiàn)（略）