1.2　研究內(nèi)容與思路

1.2.1　研究內(nèi)容

本書以彈復(fù)性作為恢復(fù)決策的效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，將公路網(wǎng)絡(luò)災(zāi)后恢復(fù)決策優(yōu)化問題歸結(jié)為一個(gè)彈復(fù)性優(yōu)化問題，進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。本書采用循序漸進(jìn)的方法，將研究分為三個(gè)部分，具體內(nèi)容如下。

（1）基于彈復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成問題優(yōu)化方法。對(duì)交通系統(tǒng)的研究往往會(huì)首先把它抽象成為一個(gè)無向的或有向的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，因此第一部分研究先提出未考慮公路網(wǎng)絡(luò)各恢復(fù)階段特點(diǎn)和用戶選擇行為的基于彈復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成問題優(yōu)化方法。該方法包括：兩個(gè)彈復(fù)性度量指標(biāo)，分別從網(wǎng)絡(luò)性能的恢復(fù)速度以及恢復(fù)過程中網(wǎng)絡(luò)性能的累計(jì)損失兩方面來度量系統(tǒng)彈復(fù)性；基于彈復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成決策優(yōu)化模型；求解該模型的遺傳算法（Genetic Algorithm，GA）。并通過一個(gè)算例分析展示該優(yōu)化方法的可用性和有效性。

（2）基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急恢復(fù)階段決策優(yōu)化方法。將連通性作為公路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急恢復(fù)階段重點(diǎn)恢復(fù)的性能指標(biāo)，研究該階段的公路網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成問題。首先，給出應(yīng)急恢復(fù)階段公路網(wǎng)絡(luò)連通性的度量方法。然后，在研究內(nèi)容（1）的基礎(chǔ)上，考慮應(yīng)急恢復(fù)階段可能存在的工期不確定性，分別針對(duì)確定性環(huán)境和隨機(jī)環(huán)境，建立基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急恢復(fù)階段決策雙層優(yōu)化模型。其中，將研究內(nèi)容（1）中的優(yōu)化模型的恢復(fù)目標(biāo)改為公路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急恢復(fù)階段恢復(fù)目標(biāo)，作為上層模型，用來確定應(yīng)急恢復(fù)階段需要優(yōu)先恢復(fù)的關(guān)鍵路段及其恢復(fù)時(shí)序，以便最大化公路網(wǎng)絡(luò)彈復(fù)性；下層模型將公路網(wǎng)絡(luò)用戶在上層決策下的行為反應(yīng)歸結(jié)為一個(gè)帶時(shí)間序列的用戶均衡配流模型。之后，結(jié)合求解用戶均衡配流問題的Frank-Wolfe算法和研究內(nèi)容（1）中的GA算法，設(shè)計(jì)上述雙層模型的求解算法。最后，通過某區(qū)域貨運(yùn)道路網(wǎng)絡(luò)來驗(yàn)證本章模型和算法的有效性，并分析了不同資源、資金、通行時(shí)間容忍系數(shù)、決策者偏好約束對(duì)恢復(fù)決策的影響，為決策者提供應(yīng)急恢復(fù)階段公路網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的決策建議和管理啟示。

（3）基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)全面恢復(fù)階段決策優(yōu)化方法。將路網(wǎng)容量作為公路網(wǎng)絡(luò)全面恢復(fù)階段重點(diǎn)恢復(fù)的性能指標(biāo)，研究該階段的公路網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成問題。首先，給出全面恢復(fù)階段公路網(wǎng)絡(luò)路網(wǎng)容量的度量方法。然后，在研究內(nèi)容（1）的基礎(chǔ)上，建立基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)全面恢復(fù)階段決策三層優(yōu)化模型。其中，將研究內(nèi)容（1）中的優(yōu)化模型的恢復(fù)目標(biāo)改為公路網(wǎng)絡(luò)全面恢復(fù)階段恢復(fù)目標(biāo)，作為上層模型，用來確定全面恢復(fù)階段需要優(yōu)先恢復(fù)的關(guān)鍵路段及其恢復(fù)時(shí)序，以便最大化公路網(wǎng)絡(luò)彈復(fù)性；中層和下層模型合起來是一個(gè)帶時(shí)間序列的路網(wǎng)容量雙層優(yōu)化模型，其中，中層模型求解上層決策下的路網(wǎng)容量恢復(fù)情況，下層模型將公路網(wǎng)絡(luò)用戶在上層和中層決策下的行為反應(yīng)歸結(jié)為一個(gè)帶時(shí)間序列的均衡出行分布和交通配流組合模型。之后，結(jié)合一種一維搜索的啟發(fā)式算法、求解均衡出行分布和交通配流組合模型的凸組合算法、研究內(nèi)容（1）中的GA算法，設(shè)計(jì)上述三層模型的求解算法。最后，通過某區(qū)域貨運(yùn)道路網(wǎng)絡(luò)來驗(yàn)證本章模型和算法的有效性，并分析了不同資源、資金、路網(wǎng)容量恢復(fù)目標(biāo)、公路網(wǎng)絡(luò)平均通行時(shí)間容忍系數(shù)對(duì)恢復(fù)決策的影響，選擇與排程集成優(yōu)化的必要性和重要性，為決策者提供全面恢復(fù)階段公路網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)的決策建議和管理啟示。

1.2.2　研究思路

本書的核心思想是通過優(yōu)化公路網(wǎng)絡(luò)的彈復(fù)性，得到最佳的公路網(wǎng)絡(luò)災(zāi)后恢復(fù)選擇與排程集成決策，以便取得最佳的恢復(fù)效果。采用提出問題—分析問題—解決問題—方法驗(yàn)證的研究思路，技術(shù)路線如圖1.1所示。首先，通過文獻(xiàn)調(diào)研和案例調(diào)研，提出公路網(wǎng)絡(luò)災(zāi)后恢復(fù)決策優(yōu)化問題。然后，根據(jù)系統(tǒng)工程的思想分析解決問題的關(guān)鍵點(diǎn)，這些關(guān)鍵點(diǎn)分別是度量恢復(fù)效果、恢復(fù)選擇與排程集成決策、刻畫各恢復(fù)階段特點(diǎn)，并由此給出問題解決思路。在解決問題階段，遵循先易后難的原則，基于彈復(fù)性工程、優(yōu)化建模、圖論、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、并行機(jī)調(diào)度問題、GA算法等理論方法，提出未考慮公路網(wǎng)絡(luò)各恢復(fù)階段特點(diǎn)和用戶出行行為的基于彈復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成問題優(yōu)化方法。之后，基于用戶均衡配流、隨機(jī)優(yōu)化、蒙特卡洛模擬、Frank-Wolfe算法等理論方法，將基于彈復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成決策優(yōu)化模型拓展為基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急恢復(fù)階段決策優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)求解算法，并通過案例驗(yàn)證模型和算法的有效性，解決應(yīng)急恢復(fù)階段的公路網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)決策優(yōu)化問題。最后，基于均衡出行分布和交通配流組合分析、路網(wǎng)容量優(yōu)化、一維搜索方法、凸組合算法等理論方法，將基于彈復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成決策優(yōu)化模型拓展為基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)全面恢復(fù)階段決策優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)求解算法，并通過案例驗(yàn)證模型和算法的有效性，解決全面恢復(fù)階段的公路網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)決策優(yōu)化問題。

1.2.3　本書篇章結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述研究內(nèi)容和技術(shù)路線，本書的篇章結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。

第1章：緒論。介紹研究背景，提出研究問題，在此基礎(chǔ)上明確研究意義、主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線。

第2章：國內(nèi)外相關(guān)工作研究進(jìn)展。圍繞以下兩個(gè)方面對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)有研究進(jìn)展進(jìn)行綜述：一是彈復(fù)性以及與彈復(fù)性相關(guān)的研究；二是網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)決策優(yōu)化問題的研究。另外，還介紹了雙層規(guī)劃、交通網(wǎng)絡(luò)用戶行為分析等一些本書用到的理論、建模和求解方法。

第3章：基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)災(zāi)后恢復(fù)決策優(yōu)化問題分析。對(duì)本書研究問題進(jìn)行界定，分析該決策優(yōu)化問題中的難點(diǎn)，并給出問題解決思路。

第4章：基于彈復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成問題優(yōu)化方法。提出兩個(gè)彈復(fù)性度量指標(biāo)，分別從網(wǎng)絡(luò)性能的恢復(fù)速度及恢復(fù)過程中網(wǎng)絡(luò)性能的累計(jì)損失兩方面來度量系統(tǒng)彈復(fù)性。建立基于彈復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)選擇與排程集成決策優(yōu)化模型，并設(shè)計(jì)求解算法。

第5章：基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急恢復(fù)階段決策優(yōu)化方法。將第4章的優(yōu)化模型拓展為基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急恢復(fù)階段決策雙層優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)求解算法，并通過案例驗(yàn)證模型和算法的有效性，解決應(yīng)急恢復(fù)階段的公路網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)決策優(yōu)化問題。

第6章：基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)全面恢復(fù)階段決策優(yōu)化方法。將第4章的優(yōu)化模型拓展為基于彈復(fù)性的公路網(wǎng)絡(luò)全面恢復(fù)階段決策三層優(yōu)化模型，設(shè)計(jì)求解算法，并通過案例驗(yàn)證模型和算法的有效性，解決全面恢復(fù)階段的公路網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)決策優(yōu)化問題。

第7章：結(jié)論與展望?？偨Y(jié)研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)，并對(duì)研究的局限性和未來的研究工作進(jìn)行展望。