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。越來越多的車輛駛入高速公路，使得事故時常發(fā)生，而且由于車輛行駛較快，事故后果極其嚴重，僅2012年高速公路就有8896例交通事故，死亡6144人，直接經(jīng)濟損失達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，更嚴重時甚至產(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產(chǎn)安全。交通事故在發(fā)生的時候，不但危害公私財產(chǎn)安全，而且易造成道路擁堵，對正常交通運行造成一定的影響。對于高速公路交通事故的嚴重危害，應急救援工作顯得尤為重要。針對高速公路事故損失嚴重、交通影響較大的特點，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急車輛資源以便救援部門開展應急救援工作，主要有交警巡邏車、醫(yī)療救護車、清障車、清掃車。導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，導致救援車輛不能及時到達事故點；此外，高速公路應急人員整體的專業(yè)水平不高和資源的不完備，都是制約高速公路高效應急管理的原因。美、德、日等發(fā)達國家在高速公路的應急管理問題上一直走在世界前列，這些發(fā)達國家的救援資源豐富、高級，救援決策較快，而且救援技術也有了廣泛的應用。更重要的是，在應急預警、應急響應、資源調度、響應恢復等方面，發(fā)達國家的應急管理已從一般的地面救援發(fā)展為多個部門聯(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遠不夠，與發(fā)達國家存在明顯差距。
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1.2國內外研究現(xiàn)狀
在應急資源實時需求方面，國內外學者做了較多研究，其中，Taskiri[2G]等人通過預測廂風來幫助決策者決定強制疏散是否開始，以及緊急疏散位置救援物資的數(shù)量和分布等問題。使用貝葉斯預測模型處理熱帶氣旋信息，根據(jù)颶風軌跡決策物資供應需求。1086[21]等人對災難后的資源需求進行了定量研宄，通過對參與卡特里娜颶風的急救人員釆集數(shù)據(jù)，來統(tǒng)計他們的資源需求和實時處理情況，然后用ARIMA模型進行需求預測。同時，國內學者宋曉宇[22]等改變原始數(shù)據(jù)序列使其滿足指數(shù)增長規(guī)律，從而改進了GMG，1)模型，用改進模型預測受災點帳篷在6個周期內的需求量，結果表明該改進模型提高了預測精度。郭金芬[23]等人結合影響地霞傷亡人數(shù)的指標，運用神經(jīng)網(wǎng)絡預測災后傷亡人數(shù)，最后對災區(qū)的應急資源需求量進行估算。綜上可以看出，在應急資源儲備需求方面，國外學者多采用風險評估和仿真分析的方法進行研宄，國內學者通過分析風險因素，釆用案例推理等理論進行研究；在應急資源實時需求研究中，國外學者的研究多建立在統(tǒng)計數(shù)據(jù)或是仿真模型的基礎上，釆用貝葉斯、滑動平均模型等方法對資源需求進行預測，已經(jīng)將預測的結果應用于實際，可見國外對災害應急資源的預測研究己經(jīng)趨于成熟。國內學者釆用灰色模型、案例推理，BP神經(jīng)網(wǎng)絡等方法對應急資源需求量進行了預測，國內學者對資源需求的研究仍處于理論階段。經(jīng)過查閱大量文獻，高速公路的資源儲備需求預測研宄仍較少，國內外學者在自然災害應急資源需求預測中運用的理論和方法對高速公路救援資源需求預測的研究具有很重要的借鑒價值。
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2高速公路應急車輛資源需求與量化分析

2.1高速公路應急需求
高速公路配置應急資源的核心任務就是處理交通事故，保證救援的時效性和效率。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、危險化學品泄漏等事故。我國絕大部分高速公路應急管理的主要部門是高速公路管理公司，與其協(xié)同進行應急救援的部門資源有交警、醫(yī)護、消防、路政、養(yǎng)護、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。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、應急調度、事故處理、道路恢復。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)控中心確認事故信息后，將事故地點、事故類型、事故嚴重程度信息等告知應急救援中心。由應急救援中心指揮協(xié)調各部門調度應急資源，通知下屬的醫(yī)療、消防、清障等部門調遣資源前往事故地點，聯(lián)合處置事故造成的人員傷亡、財產(chǎn)損失、等影響。
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2.2高速公路應急車輛資源及量化分析
應急車輛資源作為現(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急車輛前往事故地點完成救援任務，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、路政進行日常巡邏的主要車輛，日常巡邏可以監(jiān)督進路上駕駛員危害公共安全的駕駛行為，更可以及時發(fā)現(xiàn)事故隱患或交通事故。琪故發(fā)生時，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間趕到現(xiàn)場進行現(xiàn)場交通指揮和事故處理等工作，路政利用巡邏車對事故評估路產(chǎn)損火等工作。在確定應急資源數(shù)量的研宄中，主要分為物資儲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)生后的資源調度。前者更傾向于宏觀配置應急資源，主要為應對突發(fā)事件做準備，通過儲備一定數(shù)量的應急資源，達到資源的高效利用；后者更傾向于資源調度，即當事故發(fā)生的時候，根據(jù)事故點對應急資源的數(shù)量需求，從不同救援站向事故位置調度應急資源。

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

5基于GZA案例的應急車輛資源需求預測與配置

5.1應急車輛資源需求預測
救援站所配置的應急資源執(zhí)行救援任務首先保障最近救援點，以達到救援效率最高。由于救援站2出救平均時間最短，救援位置較好，且覆蓋路段危險程度較高，所以救援站2救援任務較重，配置的巡邏車和清障車較多，這驗證了資源配置模型可以滿足時間效率和救援任務需求。救援站1配置的2輛消防車主要負責大橋火災救援，而救援站2和救援站3主要負責危險程度較高的隧道的火災救援。這比較符合就近原則，也符合危險路段分配較多的應急資源。由于醫(yī)療車和清掃車的稀缺性，每輛醫(yī)療車主要負責就近路段的醫(yī)療救援任務；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，應急車輛資源作為高速公路運營單位主要的救援資源，在排除安全隱患、疏導和移除受損車輛、救援受傷人員、保障道路暢通和修復路產(chǎn)損失等方面發(fā)揮著巨大的作用。本文從應急救援流程出發(fā)，分析高速公路應急車輛的資源需求，并研宄資源需求的量化方法；將改進型案例推理與應急車輛需求影響因素相結合，有效預測案例的應急車輛資源需求；釆用數(shù)學規(guī)劃中的目標約束優(yōu)化方法建立資源配置模型，結合粒子群優(yōu)化算法求解了高速公路應急車輛資源的合理配置。論文的主要研究結論和成果如下：
(1)基于事故年報和事故致因理論，在車、路、環(huán)境、附屬設施四個方面分析高速公路交通安全的影響因素，建立道路事故危險源指標體系。通過研宄資源需求案例庫的組成結構，基于AHP的案例推理模型創(chuàng)新性的將危險源指標與應急車輛資源需求相結合并進行需求預測。
(2)為了提高案例推理的預測效果和精度，針對案例推理預測解空間調整的困難和不足，提出案例危險指數(shù)和案例之間的差異系數(shù)，用于修正案例推理預測結果，實例驗證了差異系數(shù)較好的修正效果。
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參考文獻（略）