应急物资配送车辆与多批次无人机协同调度优化模型

摘要

应急物资配送效率是灾后救援成效的核心影响因素，而突发灾害引发的道路损毁问题严重制约传统地面运输效率。因此，无人机与货车协同配送模式被广泛应用于灾后救援、医疗物资配送等紧急场景。为优化灾害场景下的物资调度效率，本文聚焦货车-无人机协同配送模式，根据村庄可达性差异，提出以货车为移动中转站、无人机执行多批次作业的协同配送模式，以最小化货车行驶时间、无人机飞行时间及二者等待时间的总任务负荷为目标，综合考虑车辆容量、无人机载重、任务时间窗等约束，建立一个混合整数规划模型。相比传统模型，该模型放松了仅限固定节点起降的约束，允许无人机在货车行驶路径上任一点进行起降与补给。针对模型设计双阶段混合启发式算法，首阶段通过遗传算法优化货车与无人机的基础行驶路径和汇合点，次阶段利用动态规划求解无人机与货车运输村庄的最优规划。数值分析结果显示，“路段中补给”策略中的无人机飞行时间和货车无人机相互等待时间至少降低了8.3%，至多降低了31.72%。对比“仅限村庄点补给”策略，本研究提供了兼顾时效性与可行性的调度决策方案，拓展了应急管理的协同优化理论。

关键词

应急物资配送 / 车辆路径规划 / 多批次无人机 / 路段中补给 / 应急管理

基金资助

国家自然科学基金资助项目（72134004）