基于LRP模型的海南省应急物流体系建设研究

吴强 王锦升（海口经济学院）

摘要：高效的物流是应急物流体系建设的重要问题。科学地选择应急救灾物资储备库位置以及救援运输路线，以提高应急物流的效率成为海南省台风灾后救援的关键问题。建立定位- 路线问题(location-routing problem，LRP)模型，考虑以应急救援运输时间为目标确定最优运输路线。以海南省文昌市台风灾害救援为例进行分析和计算，表明LRP 模型计算的有效性和可行性。

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关键词 ：海南省应急物流LRP 模型

海南省属于自然灾害高发省份，近来，多年不遇的特大暴雨、台风等自然灾害不断地侵扰海南省，给人民生命和财产带来巨大损失。2010 年10 月海南省出现四十九年一遇的连续大面积强降雨天气，造成山体滑坡、沙石滑落路面、多个村庄和城市多条道路被淹，交通线路阻断、十一黄金周的游客量锐减。2014 年7 月和9 月超强台风“威马逊”、“海鸥”接连袭击海南，交通阻断，停水停电、海南岛成为孤岛，直接经济损失315.9 亿元。从这两次超强台风的救援来看，目前，海南省现有的应急物流体系还远远不能满足应对超强台风的要求，海南省台风应急救灾工作面临很多困难，其特点是：台风登陆地点多为文昌市，受灾严重；通讯中断，停水停电，给救援工作带来极大不便；台风致使大片树木伏倒、折断，树木倒在路基上形成路障，清理起来十分困难；有的路段大面积积水，水深甚至达1 米以上，给外界救援力量第一时间进入灾区形成了极大阻碍。台风发生后需要在有限的时间、空间和资源约束下，使用适当的运输方式将各种救灾物资(药品、帐篷、衣被、净水、食品等)从各级救灾物资储备库运往灾区受灾点。然而，台风灾害的突发性、破坏性和应急救援的紧迫性，使得救灾应急物流工作形势严峻。

从救灾工作实际情况反馈的信息，海南省应急物流体系中亟待解决的问题是灾区路网中断情况下，构建一个应急物流体系的定位- 运输路线问题模型(LRP)，以此进行紧急阶段应急救灾物资储备库的定位以及运输路线安排决策，从而实现高效物流。

如何优化运输路线，是救灾物资运输过程中最为关键的步骤，因为在台风发生后，时间要素显得格外重要，效率就是生命。追求救灾物资运输时间最小化，以满足灾区的紧急需求，因此，台风后应急物流体系中时间权重非常大，成本权重次之。

1 基于LRP 模型的海南省应急物流体系

1.1 海南省应急物流体系要素

1.1.1 应急物流指挥中心

应急物流指挥中心主要负责统筹指挥做好救援物资的筹集、运输、调度、配送等工作。指挥中心本身并不进行物资采购、储存、运输等具体的业务，它主要负责根据收集来的信息，对整个应急物流体系的物资采购、储备、运输、发放等方面进行指导，使整个应急物流体系高效有序的运作。在应急物流体系中，负责救灾物资的总体筹划、组织、调度、分配等，通常由政府相关部门充当此角色。

1.1.2 应急救灾物资储备库

虽然目前我国31 个省区市除了海南省，当地红十字会都建设有救灾备灾中心，都有救灾物资储备仓库，但海南省自己的省级救灾物质储备仓库已经建好，并于2010年投入使用，仓库储备了帐篷、棉被、棉衣、雨衣、蜡烛等各种救灾物资。下面市县的救灾物质储备仓库也在建设中。如文昌市于2012 年建造了面积为300 平方米的市级救灾物资应急储备仓库，2013 年在全市四个中心镇建造四个救灾物资应急储备点。

1.1.3 应急物流路线

应急物流运输路线是救援车辆从应急救灾物资储备库到各个受灾点的运输路线，在时效性、经济性、安全性等原则下，实现救灾物资从应急救灾物资储备库向具体受灾点或避难点的流动。

1.1.4 受灾点或避难点

在应急物流体系中，受灾点或避难点是台风发生后的物资需求点。

1.2 LRP 模型

建立应急物流体系的LRP 模型旨在在最短的时间内，以相对低成本，运用运输工具将各种救灾物资从不同的应急救灾物资储备库运送到多个受灾地区，从而提高应急物流体系的效率，因此，设计救援运输路线的原则主要是：

①救援时间最短；

②运输总成本最小为目标。

建立应急物流体系的LRP 模型：

比照TSP 巡回旅行商问题，建立LRP 模型，利用Lingo 和旅行商问题的结合，求出结果。

目标函数为：min m。

m 为救援总时间，设Dij 表示从第i 个地点到第j 个地点距离，而xij 是判断救援车辆是否从第j 个地点直接到第j 个地点的0-1 变量，因此我们可以很容易的得到救援总

其中Ci 第i 个卸货时间。m1：救援的路程时间；m2：灾区救灾物资需求量。

约束条件为：

①预算总费用约束。

设预算总费用不超过sj，而这些时间包括在路途中的总费用和在各个灾区工人费用。因为Ti 表示在第i 个灾区工人费用，所以在灾区工人总费用为：

2 算例分析

以台风中重灾区文昌市的救灾物资———家庭包（家庭包每个价值390 元，包括：毛毯1 条、塑料席子1 张、蚊帐1 顶、T 恤2 件、雨衣2 件、毛巾3 条、内裤男女各2 条、袜子男女各2 双，拖鞋2 双、碗筷勺子3 套、卫生纸2 卷、卫生巾1 包，牙膏1 支，香皂2 块，洗衣皂2 块，牙刷3 支，衣架3 个、塑料夹子10 个，针线包1 个，指甲钳1 个，家庭医用箱1 个，圆珠笔2 支，笔记本2 个，手摇手电筒1个）的运送为例，对其定位- 路线问题进行分析。

以文昌市的锦山镇、冯坡镇、东路镇、会文镇4 个受灾点为例，共需要10400 个家庭包。

表1 应急救灾物资储备库情况表（单位院个）

注：美兰机场：海南省红十字会从福建救灾物资储备库调拨来的家庭包。其与海南航空公司有合作协议，救灾物资的运输一律优先、免费运输家庭包到海口市。

根据地图计算每个应急救灾物资储备库与各受灾点、各受灾点之间的距离，如表2 所示。

表2 各地点之间的距离表渊单位（km）

代入具体数据到模型中，通过LINGO 或MATLAB 求解（程序见附件），可得最佳救灾路线为：

海南省救灾物资储备中心- 美兰机场- 东路镇- 锦山镇- 冯坡镇- 翁田镇。

以上模型解决问题思路清晰，可得出较为合理的方案；采用了TSP 算法，简化了模型的求解难度。

3 结论

通过对台风灾害应急物流体系的定位- 路线问题研究，得到以下结论:

①建立了LRP 模型，确定应急救灾物资储备库及其服务容量，且为应急运输路线的选择提供重要依据。②采用了TSP 算法，简化了模型的求解难度。该算法可减小应急运输问题的规模，避免大规模的运算，大大减少了决策时间和成本。

③计算结果表明了采用LRP 模型进行应急运输路线的选择是合理可行的。可以建立一个基于高效物流的海南省应急物流体系。

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参考文献：

[1]左小德.应急物流管理[M].广州：暨南大学出版社，2011:49.

[2]王绍仁.震后应急物流系统优化中的LRP 研究[D].成都：西南交通大学，2010:3.

[3]姜启源，谢金星，叶俊.数学模型（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2003.

[4]谢金星.优化建模与LINDO/LINGO 软件[M].北京：清华大学出版社，2005.

[5]http://www.hainan.gov.cn/data/news/2011/04/126789/.

[6]http://wenchang.mca.gov.cn/article/gzdt/201312/20131200557193.shtml.

课题项目：海口经济学院校级课题院基于高效物流的海南省应急物流体系建设研究（项目编号：hjky13-03）。

作者简介：王锦升，海口经济学院公共课部。