1-2بیان مسئله…………………………………………………………………………………………………………….. .3

1-4   اهداف عمده ی تحقیق …………………………………………………………………………………………. 8

1-5   سوالات اصلی تحقیق……………………………………………………………………………………………. 9

1-5-1 سوالات فرعی تحقیق………………………………………………………………………………………….. 9

1- 6  روند ارائه ی مطالب …………………………………………………………………………………………….. 9

 

فصل دوم   : مروری بر ادبیات موضوع …………………………………………………………………. 11

2-1    مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 12

2- 2  مروری بر مدلهای مکانیابی تحقیق………………………………………………………………………….. 13

2-3 مدل های ایستا  ………………………………………………………………………………………………….. 14

2-3-1  مدلهای ایستای قطعی………………………………………………………………………………………. 15

2-3-2  مدلهای ایستای احتمالی……………………………………………………………………………………. 16

2-4 مدلهای پویا ……………………………………………………………………………………………………….. 17

2-5 خطر زلزله در كشورهای جهان سوم………………………………………………………………………….. 19

2-5-1 ایران و زلزله…………………………………………………………………………………………………… 21

2-6    مروری بر روند امداد رسانی و تخصیص صحیح نیروی انسانی در هنگام زلزله ……………….. 23

2-7   مروری برروند امداد رسانی در زلزله در ایران ………………………………………………………….. 26

2-7-1  فاز اول ………………………………………………………………………………………………………. 26

2-7-2  فاز دوم ………………………………………………………………………………………………………. 26

2-7-3  فاز سوم………………………………………………………………………………………………………. 27

 

فصل سوم   : روش تحقیق   ……………………………………………………………………………….. 28

3-1       مقدمه ………………………………………………………………………………………………………… 29

3-1  اهمیت موضوع تحقیق………………………………………………………………………………………….. 30

3-2    روش انجام تحقیق……………………………………………………………………………………………. 30

3-2-1  حوزه تحقیق …………………………………………………………………………………………………. 30

3-2-2  تكنیک های جمع آوری داده های تحقیق …………………………………………………………….. 30

3-3    نحوه ی بررسی ادبیات موضوع  ……………………………………………………………………………….. 31

3- 4      شرح مسئله و مدل ریاضی برای مسئله مکانیابی ایستگاه های فوریت پزشکی ……………… 31

3-4-1   بیان مفاهیم و شرح مسئله……………………………………………………………………………….. 31

3-4-2   پوشش دهی ……………………………………………………………………………………………….. 31….

3-4-3   سطح ادغام نقاط تقاضا…………………………………………………………………………………… 31

3-4-4    بازآرایی……………………………………………………………………………………………………… 32

3-4-5    سرعت تردد و فواصل………………………………………………………………………………….. 32

3-4-6   وابستگی سرعت تردد آمبولانس ها به بازه زمانی و منطقه جغرافیایی…………………………. 33

3-4-7    شرح مسئله………………………………………………………………………………………………… 33

3-4-8    مدل سازی ریاضی مسئله……………………………………………………………………………….. 34

3-4-9   فرضیات مدل………………………………………………………………………………………………. 34

3-4-10 تعریف علائم و پارامترها و متغیرهای تصمیم……………………………………………………….. 35

3-4-11   پارامترها ………………………………………………………………………………………………….. 35

3-4-12  متغیرهای تصمیم…………………………………………………………………………………………. 38

3- 4-13  مدل ریاضی مسئله………………………………………………………………………………………. 38

3-4-14 لزوم پویایی مدل و حل هم زمان دو مسئله بازآرایی و تخصیص………………………………. 41

3-4-15  اعتبارسنجی و بررسی كیفیت نتایج حاصل از مدل………………………………………………… 42

3-4-16 پیچیدگی مدل………………………………………………………………………………………………. 44

3-5   شرح مسئله و مدل ریاضی برای مسئله تخصیص نیروی انسانی در زلزله …………………….. 44

3-5-1  بیان مفاهیم و شرح مسئله ……………………………………………………………………………….. 44

3-5-2   نواحی عملیاتی شهر آسیب دیده………………………………………………………………………… 45

3-5-3   پارامترها و توابع موثر در مدل…………………………………………………………………………… 45

3-5-4   افراد نجات یافته در طول یک دوره عملیات نجات………………………………………………… 46

3-5-5   نحوه محاسبه تابع تعداد نیروهای نجات………………………………………………………………. 47

3-5-6   نحوه بدست آوردن تعداد نیروهای نجات……………………………………………………………… 47

3-5-7   احتمال زنده ماندن افراد نجات یافته……………………………………………………………………. 48

3-5-8   عوامل تاثیر گذار  آب و هوا……………………………………………………………………………… 51

3-5-9   عوامل تاثیر گذار  ساختمان ……………………………………………………………………………… 51

3-5-10 پیچیدگی مدل و مشکالات جمع آوری اطلاعات……………………………………………………. 51

فصل چهارم    : روش حل مسئله  ………………………………………………………………………… 53

4-1    مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 54

4- 2  الگوریتم مورد استفاده در مکانیابی ایستگاه های امداد رسان …………………………………………. 55

4-2-1 الگوریتم تبرید ………………………………………………………………………………………………… 55

 

4-2-2 برنامه سرد سازی……………………………………………………………………………………………… 56

4-2-3 درجه حرارت آغازین……………………………………………………………………………………….. 56

4-2-4 دمای پایانی…………………………………………………………………………………………………….. 57

4-2-5 كاهش دما………………………………………………………………………………………………………. 57

4-2-6 تعداد تكرار در هر دما……………………………………………………………………………………….. 57

4-3 شرح كلی رو ش حل ابتكاری…………………………………………………………………………………. 58

4-4  مرحله ی اول: توزیع آمبولانس ها و تخصیص بیماران در هر دوره………………………………….. 60

4-4-1 الگوریتم( SA1 ) Simulated Annealing ………………………………………………………………….. 60

4-4-2 الگوریتم( SA2 ) ) Simulated Annealing………………………………………………………………… 63

4-5 مرحله دوم: بازآرایی آمبولانس ها…………………………………………………………………………….. 66

4- 6  الگوریتم مورد استفاده در مکانیابی ایستگاه های امداد رسان …………………………………………. 67

4-6-1  نحوه محاسبه تعداد افراد نیازمند كمك………………………………………………………………….. 71

4-6-2  نحوه محاسبه نیروهای دردسترس شهر آسیب دیده …………………………………………………. 71

4-6-3  نحوه بدست آوردن نفر-ساعت كار مورد نیاز…………………………………………………………. 72

4-6-4  نحوه بهبود سیستم نجات…………………………………………………………………………………… 72

4- 7 یادآوری مدل ریاضی و الگوریتم های مورد استفاده……………………………………………………… 73

4-7-1 الگوریتم شناسایی شهرهای امدادرسان……………………………………………………………………. 74

4-7-2  تخصیص نیروهای نجات به شهرهای مدل…………………………………………………………….. 76

 

 

فصل پنجم     : نتایج و تجزیه تحلیل محاسباتی  ………………………………………………….. 84

5-1    مقدمه.. ………………………………………………………………………………………………………….. 85

5- 2  نحوه به کارگیری نرم افزار به کار رفته در مسئله مکانیابی ……………………………………………. 85

5-3  طراحی مثالهای آزمایشی………………………………………………………………………………………. 86

5-4  تعیین پارامترها در الگوریتم های شبیه سازی تبرید ارائه شده………………………………………….. 87

5-5  انجام آزمایشات و تحلیل نتایج………………………………………………………………………………. 89

5-6  بررسی كارایی الگوریتم های فراابتكاری پیشنهادی………………………………………………………. 92

5- 7  آزمون نمونه مدل در  مسئله تخصیص صحیح نیروی انسانی در زلزله……………………………… 93

 

فصل ششم: جمع بندی و پیشنهادات برای تحقیقات آتی…………………………………………. 99

6-1    مقدمه …………………………………………………………………………………………………………. 100

6- 2  جمع بندی تحقیق …………………………………………………………………………………………… 100

6-3 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………. 101

6-4 پیشنهادات برای تحقیقات آتی………………………………………………………………………………. 102

مراجع …………………………………………………………………………………………………………………. 104

پیوستها       110

فهرست شکلها

شکل 2-1 دسته بندی مدل های موجود مکانیابی مراکز خدمات فوریتهای پزشکی …………………….. 13

شکل 2-2 جمعیت شهری مورد تهدید زلزله در جهان ………………………………………………………. 19

شکل 2-3 سهم هزینه های جهان كه صرف تحقیقات مهندسی در  زلزله می شود …………………….. 20

شکل 2-4 متوسط تعداد تلفات به ازای زلزله های مرگبار …………………………………………………… 20

شکل 2-5  نقش زلزله های  بزرگ ………………………………………………………………………………. 21

شکل 3-2 نرخ واقعی و تخمینی نجات یافتگان با توجه به نوع ساختمان ……………………………….. 48

شکل 3-3 نمودار درصد تجمعی افراد نجات یافته (زنده)در برابر زمان ………………………………….. 49

شکل 3-4 احتمال زنده ماندن افراد خارج شده از زیرآوار در برابر زمان ………………………….. 49

شکل 4-1 فلوچارت الگوریتم ابتکاری ارائه شده ………………………………………………………… 59

شکل 4-2 فلوچارت الگوریتم 1SA …………………………………………………………………………. 61

شکل 4-3 فلوچارت الگوریتم2SA…………………………………………………………………………… 64

شکل 4-4 افراد فعال در شهر آسیب دیده …………………………………………………………………… 68

شکل 4-5 افراد نجات یافته برحسب زمان………………………………………………………………….. 68

شکل 4-6 افراد نجات یافته از زیر آوار و افراد نجات یافته در برابر زمان…………………………. 69

شکل 4-7 افراد نجات یافته برحسب زمان………………………………………………………………….. 70

شکل 4-8 افراد خارج شده از زیر آور و افراد نجات یافته در برابر زمان………………………….. 70

شکل 5-1 روند جواب های الگوریتم های فراابتکاری برای مسئله شماره 6 …………………… 91

شکل 5-2 روند جواب های الگوریتم های فراابتکاری برای مسئله شماره 9……………………. 92….

شکل 5-3 روند جواب های الگوریتم های فرا ابتکاری برای مسئله شماره 16………………… 93

شکل 5-4 گزارش مربوط به حل مدل دقیق توسط نرم افزار  لینگو………………………………… 94

 

فهرست جداول

جدول 2-1 تعداد زلزله های بزرگ در هر کشور با توجه به جدول آماری………………………………… 22

جدول 3-2 تلفات مربوط به زلزله در هر كشور…………………………………………………………………. 22

جدول 3-1 نتایج در نظر گرفتن هم زمان مسائل بازآرایی و تخصیص…………………………………….. 42

جدول 3-2 بررسی کیفیت جوابهای حاصل از مدل…………………………………………………………….. 43

جدول 4-1 نمونه ای از ایجاد جواب ابتدایی برای تخصیص آمبولانسها  به مراكز………………………. 62

جدول 4-2 ترتیب تصادفی از 10 نقطه ی تقاضا……………………………………………………………… 63

جدول 4-3 زمان رسیدن و تعدا نیروهای امدادمربوط به شهرهای امداد رسان……………………………. 69

جدول 5-1 مقادیر بررسی شده برای انتخاب مقادیر مناسب پارامترها……………………………… 87

جدول 5-2 مقادیر انتخاب شده برای پارامترها…………………………………………………………….. 88

جدول 5-3 مقایسه ی نتایج روش حل دقیق و الگوریتم ابتكاری ارائه شده ………………… 90

جدول 5-4 اطلاعات مربوط به شهر مثال……………………………………………………………………. 93

جدول 5-6 زمان لازم برای شروع به كار شهرها در شهر دیگر………………………………………. 94

جدول 5-7 حل بدست آمده توسط حل مدل دقیق توسط نرم افزا لینگو …………………………. 95

جدول 5-8 زمان اتمام عملیات در شهرها با توجه به حل مدل توسط………………………………. 95

جدول 5-9 حل بدست آمده از حل مدل خطی توسط نرم افزار لینگو……………………………… 96

جدول 5-10 مقایسه حل مدل دقیق و حل مدل خطی توسط نرم افزار لینگو……………………. 96

جدول 5-11 زمان اتمام عملیات در شهرها ……………………………………………………………….. 97

جدول 5- 12 حل بدست آمده از حل مدل خطی با توجه به برش در مرحله 1……………….. 98

 

چکیده

بررسی های اخیر بیانگر ان است که زلزله نسبت به سایر بلاهای طبیعی منجر به تلفات بیشتری میگردد زلزله هزینه ایی بیش از سه ترلیون دلار و تلفاتی بیش از دو ملیون نفر را از سال 1950 تا کنون منجر شده است.این پژوهش با توجه به وضعیت بحرانی کشور ایران که در محل تقاطع سه صفحه تکتونیک در امتداد گسلهای آلپ – هیمالیا قرار دارد که در نتیجه در بین کشورهای منطقه از بیشترین آمار وقوع زلزله برخور دار است صورت پذیرفته تا کمکی به این وضعیت بحرانی کشور صورت پذیرد و در این پژوهش دو مورد اصلی مورد بررسی قرار میگیرد  الف ) نحوه مکانیابی صحیح ایستگاه های امداد و نجات با هدف حداکثر رساندن پوشش تقاضا و کاهش زمان امداد و نجات قبا از زلزله و از انجا که وقوع زلزله با توجه به پیشینه کشور و واقع شدن کشور ایران در محل تقاطع  چندین گسل امری حنمی به نظر میرسد اقدام بعد از زلزله یعنی موضوع دوم ب ) تخصیص صحیح نیروهای امداد و نجات با هدف به حداکثر رساندن نجات نیروی های آسیب دیده و کاهش تلفات و خسارات وارده بر اثر زلزله را مورد بررسی و ارزیابی قرار میدهد . مراكز خدمات فوریت های پزشكی با رسیدگی به موقع به بیماران باعث كاهش  مرگ و میر و زیان های جبران ناپذیر ناشی از جراحات و صدمات می شوند، از آنجا كه در اینگونه مسائل هدف نجات جان انسان هاست، پیشنهادها و راهكارهایی كه قادر به بهبود عملكرد این مراكز باشند بسیار مورد استقبال واقع می شوند. یكی از مهم ترین پارامترها در ارائه ی با كیفیت خدمات فوریت های پزشكی، زمان ارائه ی این خدمات است. محل استقرار این مراكز نقش اساسی در كاهش زمان پاسخ به تقاضا دارد و از این رو، مكان یابی این مراكز در سطح شهرها به خصوص شهرهای بزرگ و پرجمعیت در هنگام وقوع زلزله از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. مدیران اینگونه مراكز عمدتاً با چهار دسته از مشكلات روبه رو هستند:

• مكان یابی مراكز خدمات فوریت های پزشكی 2-تخصیص تقاضای موجود برای خدمات فوریت های پزشكی بین مراكز و بیمارستان های مختلف 3- بازآرایی آمبولانس ها در این مراكز 4- تخصیص نیروهای امداد و نجات پس از وقوع  زلزله با هدف کاهش تلفات و خسارات وارده.

در این تحقیق به منظور پاسخ به سوالات مطرح شده، برای هر یک از  مسایل مورد بررسی این پژوهش (جانمایی و مکانیابی ایستگاه های امداد و نجات ، تخصیص صحیح نیروی انسانی) یك  مدل ریاضی به صورت مجزا ارائه شده است، كه با درنظرگرفتن شرایط پویا برای مسئله، در افق برنامه ریزی موردنظر  اقدام به یافتن بهترین مكانها برای استقرار این مراكز، تعداد آمبولانس های موجود در هر مركز، بازآرایی بهینه در بازه های  زمانی و بهترین نحوه تخصیص ظرفیت مراكز خدمات فوریت های پزشكی و بیمارستان ها به تقاضاهای موجود ، و به دنبال ارائه روشی جهت تخصیص صحیح نیرو های امداد  و نجات برای کاهش تلفات نیروی انسانی و کاهش خسارات وارده بر اثر وقوع زلزله می باشد که به دلیل درجه ی بالای  پیچیدگی مسئله و نیاز به حافظه و زمان بالا برای یافتن پاسخ ها، در خصوص هر یک از مسئله های قید شده به صورت  مجزا از یک مدل استفاده میشود ، در مسئله مکانیابی ایستگاه های امداد و نجات  یک الگوریتم ابتكاری تركیبی كه در آن از دو الگوریتم فراابتكاری شبیه سازی تبرید استفاده شده است، به منظور حل مسئله پیشنهاد شده است. سپس تعدادی آزمایش با بهره گرفتن از این الگوریتم انجام می شود و نرم افزار گمز[1] مورد استفاده قرار گرفت و در مسئله تخصیص صحیح نیروهای  امداد و نجات در هنگام زلزله از الگوریتم های پیشنهاد می گردد، و نرم افزار لینگو[2] برای حل مسائل و مثالهای ارائه شده برای تخصیص صحیح نیروی انسانی  به منظور حل مسئله پیشنهاد شده است. سپس تعدادی آزمایش با بهره گرفتن از الگوریتم های پیشنهادی انجام میگردد  .

کلمات کلیدی : مکانیابی ، بازآرایی ، تخصیص نیروی انسانی ، خدمات فوریت پزشکی ، شبیه سازی تبرید

-1  مقدمه

زلزله در اثر حركت در پوسته زمین رخ میدهد، زلزله ها عمدتا در نزدیكی خطوط گسل رخ می دهند. بررسیهای اخیر بیانگر آن است كه زلزله نسبت به سایر بلاهای طبیعی منجر به تلفات بیشتری می گردد. زلزله هزینه ای بیش از سه ترلیون دلار و تلفاتی بیش از دو میلیون نفر را از سال ۱۹۵۰ تا كنون موجب شده است [3]  آگاهی از چگونگی اندازه گیری زلزله ها مفید می باشد، اما دانستن زمان و مكان رخداد زلزله برای ایجاد و توسعه یک الگوریتم جهت مکانیابی ایستگاه های امداد و نجات و تخصیص بهینه نیروهای امداد رسان جهت  امدادرسانی بهینه، حیاتی می باشد. متاسفانه دانشمندان هنوز موفق به توسعه ابزار پیش بینی زلزله كه قابل اطمینان باشد، نشده اند، با این وجود، شیوه ای برای تعیین احتمال رخداد زلزله در یک منطقه معین ارائه شده است که به رابطه بین منطقه جغرافیایی و زلزله به نقشه خطر زلزلهمعروف است .

برنامه ارزیابی خطر زلزله جهانیدر سال 1992توسط برنامه بین المللی قسمت سخت زمین با هدف تعیین خطر زلزله برای همه مناطق زمین راه اندازی شد. [3]  با بهره گرفتن از شیوه های مهندسی زلزله، متخصصین هر كشور یک نقشه خطر نسبی زلزله را برای هركشور توسعه داده اند.این نقشه ها به ملتها اجازه می دهد تا سطح آسیب پذیر بودن خود در مقابل زلزله را بسنجند و با بهره گرفتن از آن مکانیابی احتمالی  مناسبی جهت استقرار مراکز خدمات فوریتهای پزشکی در هنگام وقوع زلزله و تخصیص بهینه نیروهای امداد و نجات و سیستمهای امدادرسانی مناسبی را طراحی كنند.

 

1-2 بیان مسئله

بررسیهای اخیر بیانگر آن است كه زلزله نسبت به سایر بلاهای طبیعی منجر به تلفات بیشتری می گردد. زلزله هزینه ای بیش از سه ترلیون دلار و تلفاتی بیش از دو میلیون نفر را از سال ۱۹۵۰ تا كنون موجب شده است[3] برخی از زلزله ها به اندازه ای قدرتمند هستند كه میتوانند باعث فروریختن ساختمانهای  بزرگ و زیر آوار ماندن و در بسیار از موارد صدمه دیدگی و مرگ ساكنین گردند با كمك امدادرسانان آموزش دیده مانند نیروی ارتش، مامورین آتشنشانی، و مامورین پلیس، می توان افراد زیر آوار را نجات داد. هر كشوری باید شیوه ای موثر برای سازماندهی و اعزام امدادرسانان به محلهای مناسب داشته باشد. برخی كشورها مانند چین و ژاپن، دارای مدلهای امدادرسانی پیشرفت های هستند. همچنین در این  كشورها، كلیه ارگانها دولتی در راستای بهبود هر چه بیشتر عملیات امداد، بسیج  می گردند . با این وجود، بسیاری از ملتها هنوز فاقد مدلهای امدادرسانی قابل قبول می باشند. چنین امری بسیار ، مصیبت بار است. در ۱۷ آگوست سال ۱۹۹۹ ، زلزله ای به اندازه 2/ 7در مقیاس ریشتر قسمتی از ترکیه را لرزاند ، در اثر فقدان مدل امدادرسانی موثر، ۲۰۰۰۰ نفر جان خود را از دست دادند. برای مقایسه می توان به زلزله ای با اندازه مشابه كه چین را چند سال قبل از این رخداد لرزاند اشاره نمود. در زلزله مذكور فقط ۳۰۰۰ نفر جان باختند [ ۳]. دولت تركیه به علت سیستم امدادرسانی ضعیف خود به شدت مورد انتقاد قرار گرفت. شیوه مناسبی برای اعزام امدادرسانان به منطقه آسیب دیده وجود نداشت كه این امر موجب تاخیر زیاد در عملیات نجات شد. همچنین فقط ۱۱۷ دكتر به منطقه اعزام گردید. سرانجام، مسئولین شهر از شدت ناامیدی به نیروهای انگلیسی پناه بردند [ ۳]. در این میان، هزاران فرد نیازمند به كمك جان خود را از دست دادند. در كشور ایران، وضع از این هم بدتر است. زلزله ۲۶ دسامبر سال ۲۰۰۳ بم شاهد عینی این حقیقت است.اندازه این زلزله 7/6 در مقیاس ریشتر بود . تلفات ناشی از این زلزله بیش از ۴۲۰۰۰