توسعه یک روش مکانمند پویا برای بهینه سازی تخصیص مصدومان زلزله به مراکز درمانی

در دهه های اخیرهزاران نفر به دلیل بروز زلزله های شدید دچار صدمات جانی و مالی شده اند. امداد رسانی سریع و به موقع به بخش های آسیب دیده، می تواند از بروز بسیاری حوادث پس از زلزله و تلفات انسانی جلوگیری کند. تحقیقات نشان می دهد که زمان یک عامل حیاتی درکاهش میزان تلفات قربانیان حادثه، پس از زلزله می باشد، بطوری که72 ساعت اولیه پس از وقوع زلزله، فرصتی طلایی برای کمک به حادثه دیدگان است، چرا که در این ساعات بیشترین احتمال زنده ماندن قربانیان حادثه وجود دارد، بنابراین توسعه یک روش مناسب برای بهینه سازی عملیات تخصیص مصدومان به مراکز درمانی می تواند کمک زیادی در کاهش صدمات جانی زلزله بکند . مساله تخصیص مصدومان زلزله به مراکز درمانی در دسته مسایل تخصیص ظرفیت دار قرار دارد ، که در این نوع مسایل با افزایش تعداد نقاط تقاضا و مراکز خدماتی، پیچیدگی و حجم محاسبات مساله به صورت نمایی افزایش می یابد، بنابراین در خیلی از موارد نمی توان از روشهای جستجوی مستقیم و قطعی در حل این نوع از مسایل استفاده کرد و بسته به نوع موضوع و ساختار آن باید از روشهای ابتکاری مناسب برای حل بهینه آنها استفاده کرد. از سویی دیگر چون در مساله تخصیص مصدومان زلزله به مراکز درمانی داده های مکانی نقش مهمی دارند، بنابراین می توان با یکپارچه نمودن و ترکیب gis با روشهای بهینه سازی موجود در جهت حل بهتر و ساده تر آن حرکت کرد، لذا در این تحقیق هدف این است که با مطالعه و تحلیل الگوریتم های مختلف مکانیابی و تخصیص و تحلیل شرایط و پارامترهای تاثیرگذار مساله تخصیص مصدومان زلزله، با استفاده از روش های بهینه سازی و تجزیه و تحلیل های مکانی، راهکاری مناسب برای بهینه سازی تخصیص مصدومان زلزله به مراکز درمانی توسعه داده شود. با بررسی خصوصیات مساله تخصیص مصدومان زلزله به مراکز درمانی در این تحقیق، در حل بهینه آن چندین مساله اساسی شناسایی شدند که باید راهکارهای مناسب برای هر یک از آنها در نظر گرفته می شد. ارایه روشهای مناسب برای برآورد تعداد مصدومان و تعیین انسداد معابر از مواردی بود که باید در این مطالعه مورد توجه قرار می گرفت، برای تعیین انسداد معابر مدل حوزه بندی خطر انسداد با توجه به نوع سازه ها و ارتفاع آنها و عرض معابر مجاور ارایه شد و در مورد برآورد تعداد مصدومان هم از شبکه عصبی و هم از روش coburn-spenceبرای مدلسازی برآورد شدت و نحوه توزیع مکانی صدمات انسانی بر اساس تابعی از خرابی های سازه ایی استفاده شد . برای بهینه سازی تابع هدف و رعایت کردن قیود ظرفیت مطرح شده در مساله تخصیص مصدومان زلزله به مراکز درمانی، یک ساختار ریاضی به شکل یکسری معادله و نامعادله ارایه گردید، که برای حل همزمان این معادلات و نامعادلات و بدست آوردن ضرایب آن و بهینه سازی تابع هدف و رسیدن به جوابهای موجه، 4 روش بهینه سازی جستجوی ممنوع ، باز پخت، ژنتیک و گروه ذرات به عنوان روشهای پایه کاندید اولیه انتخاب گردید. با توجه به آزمایش های انجام شده، دو روش ابتکاری ترکیبی بر پایه روشهای ژنتیک و جستجوی ممنوع به اسم جستجوی ممنوع هدایت شونده مکانی، در این مطالعه توانایی حل همزمان این معادلات و نامعادلات و بدست آوردن ضرایب آنها و بهینه سازی تابع هدف را دارا بودند و روشهای دیگر نتوانستند به جوابهای موجه برای حل مساله برسند. مورد دیگری که در این تحقیق به آن توجه شد، کافی نبودن ظرفیت مراکز درمانی موجود در زمان امدادرسانی برای سرویس دهی به تمامی مصدومان و نیاز به انتخاب و یا احداث مراکز درمانی جدید بود، که برای این مورد نیز تابع هدف دیگری تعریف شد و برای حل بهینه آن هم روشهای مختلف بررسی شد و در نهایت دو روش ترکیبی، یکی بر پایه دو الگوریتم ژنتیک تو در تو و دیگری بر پایه یک الگوریتم ترکیبی از روش ژنتیک و جستجوی ممنوع هدایت شونده مکانی توسعه داده شد. در ادامه این مطالعه به بررسی عملکرد روشهای توسعه یافته و همچنین چکونگی تاثیر پارامترهای موجود در این روشها به تنهایی و در کنار هم پرداخته شد، بدین منظور پیاده سازی های مختلفی با توجه به تعداد متفاوت مراکز درمانی و تعداد نقاط مصدومان انجام شد. در روش ژنتیک تعیین میزان جمعیت اولیه الگوریتم ژنتیک تاثیر زیادی در حل بهینه و رسیدن به جوابهای موجه داشت و در روش جستجوی ممنوع انتخاب طول لیست ممنوع و تغییر آن و زمان اعمال پارامتر گوناگونی عوامل تعیین کننده در سرعت همگرا شدن مساله بودند. از سویی دیگر استفاده از تحلیل های مکانی در این مطالعه برای گسسته سازی فضای جستجو ، محاسبه حداقل زمان رساندن مشتری ها به مراکز سرویس دهی، محاسبه مقادیر اولیه مورد نیاز در روشهای ارایه شده و تعریف لیست کاندیدا در روش جستجوی ممنوع هدایت شونده مکانی، را می توان از عوامل مهم در هدایت بهتر جستجو، کاهش زمان حل و همگرایی مساله و رسیدن به جوابهای موجه دانست. به منظور بررسی کارایی الگوریتم های طراحی شده پیاده سازی با توجه به چهار سناریو مختلف برای تعداد و نحوه پراکندگی مکانی مصدومان در منطقه مورد مطالعه انجام شد، لازم به توضیح است بخش مرکزی منطقه 17 تهران به عنوان منطقه مورد مطالعه در این تحقیق در نظر گرفته شده بود. با توجه به نتایج بدست آمده می توان گفت، در صورت تعیین مناسب پارامترهای موجود در هر یک از این روشها، هر کدام از آنها توانایی تخصیص بهینه مصدومان زلزله به مراکز درمانی را با توجه به حالات مختلف تعریف شده، را دارا می باشند. مقایسه این روشها نسبت به هم نشان می دهد که تخصیص های انجام شده توسط روش جستجوی ممنوع هدایت شونده مکانی، دارای دقت بالاتری نسبت به روش ژنتیک می باشد و همچنین نتایج بدست آمده از روش جستجوی ممنوع هدایت شونده مکانی دارای ثبات و استحکام بیشتری نسبت به روش ارایه شده بر پایه الگوریتم ژنتیک می باشند.