國道搶災機具調派最佳化之研究-
以國道3號3.1k坍方為例

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范揚茂(Yang - Mao) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系在職專班

論文名稱

國道搶災機具調派最佳化之研究- 以國道3號3.1k坍方為例
(The federal highway snatches the disaster machines and tools to assign research of the optimization - take the federal highway 3 3.1k soil slips as an example )

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摘要(中)

國道邊坡因受天然災害或潛在地質條件變化等因素影響，而發生道路阻斷，如何規劃災址坍塌土方運棄地點適切性，並考量現場工作區域運棄卡車運轉之妥善性，以降低因車輛機具過多待命造成閒置負面觀感，期能以最短時間內開通並恢復通行，因此以載運土方傾卸卡車指派縮短工期為研究範圍，建立以整數規劃為架構之數學最佳化模式，協助主管機關首長將現有棄土場、施工機具及傾卸卡車整合，統一規劃調度派遣方案，以期獲得最佳最短之道路搶通工期時間。
本研究模式以整數線性規劃為架構，搭配使用EXCEL與LINGO8.0套裝軟體求解，可適時依所需條件調整參數，重新進行需求規劃方案。另藉由相關參數敏感度分析之變化趨勢，以因應實務變化所需之新指派方案。為驗證此模式之適用性，本研究以國道3號3.1k走山事件為範例測試，經審視測試結果與人工經驗決策及指派方式，顯示成效良好。綜此可知，本研究可靈活運用於滿足災址坍塌土方運棄需求之整體規劃，以輔助救災單位研擬調度派遣計劃之重要參考。

摘要(英)

Taking considerations of in case of national highway road block occurred from slope sliding due to factors affected by natural disaster or potential changes in geological conditions, how to plan suitability of transported spoil disposal ground for collapsed earth in disaster site, and consider appropriateness of operations of spoil transport trucks in field working areas to reduce negative impression arising from excessive stand-by vehicles and idle machinery, hoping to reopen the road and resume traffic in shortest time, therefore, this research takes shortened assignment period of spoil transport and dump trucks as scope of study and implement a mathematical optimization model using integral planning as a framework, to assist chief of competent authority to integrate existing spoil grounds, construction equipments and dump trucks, and unifyly plan scheduling and assignment program, hoping to obtain the best and shortest construction du-ration needed for reopening the road.
This study model uses integer linear programming as research framework, together with EXCEL spreadsheet tool and LINGO 8.0 software package, to obtain the required solution. The parameters of this model can be timely adjusted according to the conditions required, so as to facilitate the rearrangement of requirement planning program. In addition, it is capable of coping with practical changes and generating required new assignment program through sensitivity analysis of changing trend of relevant parameters.In order to verify the applicability of this model, this research takes National Highway 3 3.1k Hill Sliding Accident as a testing example, after examined the test results and compared with human experience decision-making and assignment model, it reveals that the model functions quite satisfactory. In summary, this study can be flexibly used to meet the integral planning requirements of transported spoil disposal needs for collapsed earth in disaster site, so as to serve as an important reference to help disaster relief department in developing and preparing scheduling and assignment programs

關鍵字(中)

★ 運棄卡車
★ 棄土場
★ 指派
★ 最佳化
★ 整數規劃

關鍵字(英)

★ assignment
★ spoil transport truck
★ spoil ground

論文目次

中文摘要………………………………………………….…………….……..i
英文摘要………………………………………………………………..……..ii
誌謝………………………………………………………………..……..iii
目錄………………………………………………….…….…………………..iv
圖目錄…………………………………………………….……………….…..v
表目錄………………………………………………………………..………..vii
一、緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究的目的與範圍 2
1-2-1 研究目的 2
1-2-2 研究範圍 2
1-3 研究方法與流程 3
1-3-1 研究方法 3
1-3-2 研究流程 4
二、文獻回顧 6
2-1 有關緊急搶災決策系統及救援路線最佳化相關文獻 6
2-2 土方運棄傾卸卡車指派相關文獻: 8
2-3 文獻評述 10
三、模式構建及求解方法 11
3-1 問題描述與現況做法 11
3-1-1 問題描述 11
3-1-2 現況做法 13
3-2 模式構建 13
3-2-1 假設條件或給定資訊 13
3-2-2 參數說明 16
3-2-3 決策變數說明 16
3-2-4 數學模式 17
3-2-5 模式說明： 17
3-3 模式應用 18
3-3-1求解方法 18
3-3-2 求解步驟 19
3-4 小結 19
四、範例測試 21
4-1 資料輸入 21
4-1-1 棄土場資料 21
4-1-2 問題規模 22
4-2 測試與結果分析 26
4-2-1電腦演練環境 26
4-2-2 範例測試及輸出結果 26
4-2-3 與現況做法比較分析 39
4-2-4 模式效益 43
4-3 相關參數之敏感度分析 44
4-3-1 工作時間限制變化之敏感度分析 45
4-3-2 挖土機配當變化之敏感度分析 46
4-3-3 棄土區容量變化之敏感度分析 47
4-4-4 棄土區卡車配當變化之敏感度分析 49
4-4 小結 51
五、結論與建議 53
5-1 結論 53
5-2 建議 54
參考文獻 55
附錄一：測試範例LINGO程式碼 57
附錄二: 測試輸出結果 60
圖目錄
圖1 重大災害處理通報流程 1
圖2 研究流程 5
圖3 坍塌土方運棄位置圖 22
圖4 最佳化求解結果畫面（8小時） 27
圖5 最佳化求解結果畫面（9小時） 27
圖6 最佳化求解結果畫面（10小時） 28
圖7 最佳化求解結果畫面（11小時） 28
圖8 最佳化求解結果畫面（12小時） 29
圖9最佳化指派方式與人工作業比較(8小時) 43
圖10最佳化指派方式與人工作業比較(12小時) 43
圖11工時敏感度分析-工作天數 45
圖12 工時敏感度分析-運棄趟數 45
圖13挖土機數輛敏感度分析-工作天數 46
圖14 挖土機數輛敏感度分析-運棄趟數 47
圖15棄土區容收量敏感度分析-工作天數 48
圖16 棄土區容收量敏感度分析-運棄趟數 48
圖17 棄土區容收量敏感度分析-傾卸卡車運棄配當 49
圖18棄土區容傾卸卡車運棄配當敏感度分析-工作天數 50
表目錄
表1 挖土機裝滿傾卸卡車作業時間 (分鐘/車) 14
表2 傾卸卡車至棄土場往返作業時間 (分鐘/車) 14
表3 卡車每日運棄數量 (m3/日) 15
表4 棄土場容量 (m3) 15
表5 駛往棄土場車輛 (輛) 15
表6 （續） 25
表7 傾卸卡車指派最佳化求解結果（8小時） 30
表7（續） 31
表8 傾卸卡車指派最佳化求解結果（12小時） 32
表8（續） 33
表9 傾卸卡車指派最佳化求解綜整表（8小時） 34
表10傾卸卡車指派最佳化求解綜整表（12小時） 34
表11 範例測試結果（8小時） 35
表11（續） 36
表12 範例測試結果（12小時） 37
表12 （續） 38
表13 人工作業與最佳化指派方式比較（8小時） 39
表13 （續） 40
表 14 最佳化指派方式與人工作業比較（12小時） 41
表14 （續） 42
表15 效益分析比較表 44
表16 參數變動分析比較表 52

參考文獻

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指導教授

顏上(Shang-Yao Yan)

審核日期

2011-7-4

推文