数学建模优秀论文停车场泊车位的优化设计与效度评价

停车场泊车位的优化设计与效度评价

:随着汽车消费量剧增,“停车难”已经成为一个较为严重的社会问题。我们以某小区露天停车场为背景,用排队论对该服务系统进行了分析,并通过建立整数规划模型对其泊车位布置进行了优化设计,最后用模糊综合评价法对停车场效度进行了度量。

在对停车场泊车位优化设计的模型中,我们考虑一种把车间距空间和马路空间并入车辆所在的空间的方式,形成新的“空间单元矩形”,因其可以在空间无间隙密铺从而简化分析过程。同时设定了“最大内接矩形”作为优先标准,建立了整数规划模型,对“最大内接矩形”空间内的车位进行了优化设计,用LINGO 软件编程处理,而对其余的区域采用观察法和穷举法进行设计,最终的设计方案总共能够提供102个泊车位,空间利用效率较高。

在对停车场效度评价的模型中,我们选择的是模糊综合评价方法,同时采用层次分析法构建指标体系并确定指标权重,然后基于稳健性打分原则,对各指标进行打分,在形成评判集的基础上进行了综合评价。用MATLAB软件编程处理,结果显示综合评价值为4.85,停车场的效度处于较好的状态。

在对车位优劣进行评价时,我们援用了目标规划的思路,用四个依次优先级递增的指标进行评价。在筛选车位时我们又援用了决策理论中淘汰“次优方案”的思路,根据优先级逐渐把“次劣”泊车位排除,最后发现在采用我们设计的泊车方案的前提上,整个停车场右下角的车位是最劣车位,最不受欢迎。

关键词:泊位设计排队论整数规划多目标规划模糊综合评价法层次分析法

一、问题的重述

随着我国的汽车消费增长并逐渐普及开来,“停车难”的问题已经越来越凸显出来,成为了困扰人们正常生活和交通秩序的重要因素。究其本质,“停车难”问题的根源在于停车位供给短缺和停车位需求旺盛之间的供需矛盾,真正意义上解决这个难题有待于车辆停放设施的增加速度跟上车辆的迅猛增加。但是在短期内难以改变车辆停放设施数目的情况下,通过优化设计提高停车场的运行效率,对于局部缓解“停车难”的现状有着重大的意义。

停车场运行效率提升的关键在于停车场内部泊车位的优化设计和泊车位分配,并需要综合考虑整体的效果。对停车场整体运行效率的评价是基于停车平均等待时间、人均停车面积、停车顺畅程度等等的综合指标,需要构建一个整体评价体系。

二、模型的假设

1.停车场车主到达停车场的过程是泊松流,其相继到达的间隔时间不存

在记忆性,服从负指数分布(Markov)。

2.车在停车场的停留时间是完全随机的,服从一阶埃尔朗分布(Erlang)。

3.不存在预定车位或固定车位,所有的泊车位均符合先到先服务(FCFS)

规则。

4.每个泊车位的平均服务率相同,且独立工作,不会相互影响。

5.车主在选择泊车位中均考虑自身效用最大化,不存在利他正义等特殊

情况。

6.停车场经营业主在保证停车场基本安全的情况下,以自身利益最大化

为目标进行决策,不考虑利他主义等情况。

7.进入停车场的车型只考虑小型车,小型车的详细指标参见附录二。

8.停车场进行泊车位优化设计的前提是遵守国家交通部对于停车场的

相关条例(参见附录二),不考虑违规修建的情况。

9.车主不具备制定停车场车位价格的能力,但可以选择接受或者不接受

特定车位的价格,因此不同车位的价格可能是有差异的。

三、符号说明

1.排队论部分:

X/Y/Z/A/B/C:排队论模型中的指标,分别代表相继顾客到达时间的分布、服

务时间的分布、服务台的个数、系统容量限制、顾客源数目和服务规则。

M:负指数分布。

C: 泊车位数,即服务台个数。

L q:系统中排队等待候车的车主的期望值。

W q:一个车主在系统中排队等待时间的期望值。

μ:一个泊车位的平均服务率,1/μ指一个车主的平均服务时间。

2.泊车规划模型部分:

m:一个停车位的长度

n:一个停车位的宽度

m’:空间单元矩形的长度

n’:空间单元矩形的宽度

θ:车辆的停放角度

P:停车场内道路宽度

3.模糊综合评价模型:

: 第i个指标层中的第j个指标

:因素相对于的重要程度的量化值

:第k个可能的服务水平的评价结果

:W归一化处理后的结果

:模糊判断矩阵

:评判矩阵,由打分法获得。

四、数学模型的分析和建立

1 影响因素分析和初步判断

1.1停车场业主心理分析

考虑停车场业主经营停车场是处于盈利的目的,同时业主希望能够持续盈利,那么业主的利益最大化是基于尽量不发生安全事故的前提(因为出现安全

事故既会损坏声誉,又需支付大笔的赔偿金)。把安全事故的发生视为一个概率问题,停车场内部的通畅程度与发生安全事故的概率直接相关,也与发生事故之后人员能够逃离的概率以及消防部门有效救援的概率相关,因此业主希望停车场内尽可能通畅以提高安全性。同时在这个基础上,业主为了自身利益最大化希望停车场地中泊车位数目尽可能多、泊车位的利用率尽可能高以提高其收益。在这两点满足的条件下,停车场业主才会追求车主的满意度,既保证安全、又保证盈利、还保证好的声誉是业主最希望达到的状态。

1.2 车主心理分析

每个车主都希望自己享受到最优质的停车服务,希望停车场的人均停车面积尽可能大、内部交通尽可能顺畅等等,但是车主在市场中能够观察到泊车位供不应求的情况,因此车主们对停车场的条件要求已经退化为软约束,能够获得泊车位成为首先考虑的决策标准。在获得泊车位的情况下,车主们优先考虑的是安全问题和时间效率,而这两者正好同时对停车场系统内部的通畅程度提出要求,这有利于车主提高心理满意度。(这里暂不讨论车主停车对停车收费的敏感度。)

1.3 影响因素综合分析

很显然,每个决策主体进行的都是具备多个目标,而且这些目标有明确的优先级。这里首先进行指标说明,如果用c1刻画停车场系统的顺畅程度,用c2刻画停车场泊车位的平均使用量(泊车位的平均使用量=泊车位平均利用率*泊车位的绝对水平),引入正负偏差变量d+和d-,①分别代表决策者超过目标值的部分和决策值未达到目标值的部分,简单化而言可以给出业主和车主的目标规划模型,或称满意水平模型:

业主的满意水平模型是:

车主的满意水平模型是

P1和P2代表业主决策的优先因子,同理P1’和P2’代表车主决策的优先因子,并规定P1>P2,P1’>P2’。

业主和车主约束条件是相同的,由于定性指标内部关系机理繁杂,在此不详细列出。从对双方满意水平模型中可以看出和的尽可能小对于

双方都有利益改善,同时双方对和变化幅度的要求不完全统一。考

虑业主和车主的总体最优化,就需具体考虑,综合协调双方的满意度指标。在双方的满意水平模型中可以得到一个结论:提高停车场顺畅程度、泊位数的绝对水平和泊位数的使用率符合双方的利益最大化,但是指标的权重双方

存在分歧。

2 泊车位设计模型的建立

2.1国家标准的简单介绍(详细介绍见附录二)

在考虑泊车位优化设计的时候,必须首要考虑到的是泊车位的设计方案需要符合相应的国家行业标准。

根据标准号为JGJ100-98的汽车库建筑设计规范(Design Code for Garage),先简单介绍国家标准对泊车位设计的具体指标要求:

1)基于前文的假设,停车场里停放的是小型车,其外廓尺寸分别是总长为

4.8米、总宽为1.8米;

2)车辆的停靠方式有五种情况,分别为平行式、30度斜列式、45度斜列式、60度斜列式和垂直式。

3)不同的车辆停靠方式对车间横向净距、车间纵向净距、车与其他建筑物间净距等的要求有很大差别,具体指标见附录二;

4)不同的车辆停靠方式对道路最小宽度的要求不同;

5)停车场内设计的小型车的最小拐弯半径为6米;

泊车位的设计需要考虑到尽可能提高空间效率,但是需要在行业标准的框架下去优化,保证基本的硬性安全要求。

2.2不同类型泊车方式的抽象处理方法

每个车辆都可以近似看做一个矩形,矩形的长宽均是确定的值。停车场的空间可以看做是由车辆占用空间、车间距占用空间、道路占用空间和无用空间四个方面组成,如前文所述,车间距和马路占用的空间与车辆停靠方式相关。

但是由于车间距空间、马路空间这些空间的存在不利于运用规划理论对空间进行最优设计,因此考虑一种把车间距空间和马路空间并入车辆所在的空间的方式,从而形成新的空间单元矩形。这些新的矩形包含了车辆的本身空间、间隔空间和道路占用空间等,更重要的是它们能够在停车场内无间隙地密铺,能够无间隙密铺的特点使得能够采用更多的工具对其进行分析。

下图是停车场车位布置的示意图,下面依据此图对形成“新的空间单元矩形”的处理方式进行详细说明。

之所以在进行最大内接图形的选择时选择了最大内接矩形的原因,是由于与空间单元矩形的结构一致,这样相比其它图形而言能够更有效使得这个区域中的不可利用的边缘区域尽可能减少。同时最大内接矩形的选择的思路类似于网络规划理论中为了工期优化,优先考虑提高关键工作的工作效率和资源投入的情况,最大内接矩形的选择就是关键路径的选择,对停车场的这种抽象处理方式是有效率的。

在图中所示的露天停车场中由于花坛的存在,有两个相同面积的最大内接矩形,而且可以分离为以花坛为对称轴的两个对称矩形。同时应该注意的是,之所以矩形的长没有延伸到停车场右边的弧线上,是因为考虑到有一条与花坛垂直的道路通过,需要留出最小道路宽度。那么此时就需要首先在这两个对称矩形中进行优化设计,用空间单元矩阵进行平铺,尽可能提高空间利用率。

对于剩余的不规则区域,也就是图中的绿色区域为,除了按照“国家标准规定”设计的道路以外,都需要充分利用用于停车。从观察绿色区域不规则图形相应尺寸可知,此时对停车位设计限制最大的因素是“露天停车场”的剩余不规则区域的底边最小宽度。根据具体区域内底边最小宽度的情况穷举看是否能够容纳更多的泊车位,并设置最优的泊车位方式,以达到总体空间的最优利用。

2.4整数规划模型建立

基于上述的分析,对泊车位进行优化设计的最关键因素在于如何在最大内接矩形中使得空间利用率最大化。在本模型设计中一方面需要考虑如何在五种车辆停靠方式中选择最优的车辆停靠方式,另一方面需要在既定的车辆停靠方式中使得最大内接矩形的空间利用率最大化。

基于线性规划理论在处理这个问题上的有效性和便捷性,可以设定如下的思路:对这五种车辆停靠方式,分别用整数规划理论求其最优泊车位设计方案,得出各自最优方案之后对各个方案进行对比,选择最优空间利用率的车辆停靠方式,同时也选择了其相应的泊车位设计方案。

设最大内接矩形横向的空间单元矩形数目为X,纵向的空间单元矩形的数目是Y,最大外接矩形的长为XO,宽为Y0。

设定整数规划模型如下:

XO

X,Y都是整数

同时由于,对于五种不同的会形成五组不同的整数规划模型,五组不同的优化结论,需要对其进行对比,选择

使得泊车位最多、也就是空间利用效率最高的方案。

3 排队论模型的建立与最优化设计的讨论

3.1 系统描述

首先根据停车场的实际运作情况可以用下面的特征指标进行停车场进行系统性描述(部分是基于前文提及的假设):

输入过程:车主的到达是相互独立的,相继到达的时间服从Poisson分布服务时间:车主的停车时间相互独立,服从负指数分布

服务窗口:等于停车场的泊车位数目

系统容量:系统容量等于泊车位数目,也就是说不允许等待

顾客源:假设车主来源是无限的

排队规则:服从先到先服务规则

3.2 模型抽象

上述的描述可以抽象为多服务台负指数分布排队论系统,这里的M/M/C/C/∞/FCFS排队论模型②的情形最适合停车场的实际情况。

由于每个泊车位的平均服务率相同μ1=μ2=…=μ,于是整个服务系统的平均服务率为cμ。以排队系统状态间的转移作为分析起点,如图1所示,从状态1转移到状态0,就意味着系统中有一位车主服务结束的转移率为μ*P1,;当从状态2转移到状态1时,也就意味着两个泊车位上的车主有一个被服务完而离去,此时的转移率是2μ*P2。同理可以推广到状态n转移到状态n-1的情况,当n≤c时,状态的转移率为nμ*Pn;当n>c时,n-c个车主在等待,那么此时的状态转移率为cμ*Pn。

那么依次类推,由图1可得:

这里,且ρ≤1

用递推法解上述差分方程,可得状态概率:

车辆停靠方式以图中的停放角度作为区分,按行业标准只有90度、60度、45度、30度和0度五种方式,只要设停放角度为θ(0≦θ≦π/2),就可以进行一般性处理。图中一个黑色小矩形分别代表着一个停车位,需要说明的是一个停车位的长宽除了保证车辆能够容纳外,还需要考虑相邻两车之间的适度的距离,行业标准量化规定停车位的最低标准是长m为5.3米,宽n为2.4米。道路宽为P,P的最低标准由θ的大小决定

本文设定的空间单元矩形是用图中的红色矩形标注的,很显然新的空间单元矩形的数目与原有停车位的数目相等。如图所示,设新的空间单元矩形的长为m’,宽为n’,有如下关系:

根据相似三角形的关系,可以得出

进一步整理加总得到:

结合具体的行业标准,分别把取0、30度、45度、60度和90度,可以得到不同停车方式下单元空间矩形的长宽的不同数值,如下表所示:

停车位倾斜角度

可以很好地从空间利用率的角度出发寻求规划理论进行优化设计,对于后期模型构建具有重要意义。

2.3停车场抽象处理方法

上文已经把停车点及周边空间抽象成为无空隙的空间单元矩阵,很显然一个规则的停车场空间结构有利于更有效地设计泊车位方案。如下图中所示的露天停车场是一个不规则多边形,各条边既有线段,又有弧线,停车场设计的首要目标是空间利用效率,但是考虑到该停车场空间的不规则结构,不适宜作为矩形的空间单元结构在内部平铺以找到最佳空间利用效率。

可以设想一下空间单元结构的密铺情况,由于密铺时没有空间间隔,所以密铺状态时空间利用率很高,导致空间利用率下降的因素最大可能是停车场的非边缘空间利用率低,那么停车场的非边缘空间利用效率越高,就导致停车场整体空间利用效率提高。

因此对停车场抽象处理的方法就是在停车场内部规划出最大内接矩形,首先运用整数规划的方法,用空间单元矩形在最大内接矩形中进行优化设计,使这个空间内部的空间利用率尽可能最大化;然后把最大内接矩形边缘处没有利用的区域划分到非最大内接矩形的其它区域中,对这些离散的、空间较小的区域再进行优化设计,由于此时空间容量小而且分布离散,因此可以采取穷举法或者观察法进行优化设计使得尽可能多地提高空间利用率。

那么系统的运行指标可求解如下:平均队长

平均逗留时间W s=1/

3.3 求解最优服务率的模型

在M/M/C/C/∞/FCFS排队论模型的框架下,最大的系统容量为C,则后来的车主会被拒绝停车,于是有:

-----------被拒绝的概率

--------------被接收服务的概率

-------------单位时间实际进入停车场的顾客平均数,在稳定状态下,单位时间内实际完成停车服务的平均车主数目就是。

设单位时间每个车位的服务费为A元(暂不考虑不同价位的车位),于是单位时间内停车场业主的收入的期望值A元。

简单而言,可设停车场的费用与其服务率成正比例关系,比例系数是S,

即费用。这是可以接受的假设,因为停车场规划是依据其服务强度出发,其花费多高就对应能够达到多高的服务率水平。

那么,纯利润的期望值,

令,得:

由于在停车场中S、G、N 、都是系统确定的值,通过一段时期的观察

可以得到具体数值,可以通过数值运算求解最优的服务率使得利润最大

化。因此这个最优服务率可以指导停车场设计合理的服务强度,使得停车场的空间效率利用最佳。

五、模型的求解

如前所述,运用停车场“内接最大矩形”的规划方法、“空间单元矩形”的抽象方法,调整图形形成分析框架,然后运用整数规划的方法建模。本文使用lingo 软件编写程序,求解各种“空间单元矩形”在“停车场内接最大矩形”分离的两个对称矩形上,沿长度方向和宽度方向密铺的最大数量,规划结果如下表所示,可以确定最优“停车位类型”为“垂直式”,“停车场内接最大矩形”内部最大停车位为96个,并规划好“停车场内接最大矩形”内的道路和停车位。

下表所示,为各种“空间单元矩形”在两个对称“停车场内接最大矩形”上密铺的最大数量,以及长和宽方向上的最大数量

下图为规划示意图,蓝色区域是泊车位所在区域:

另一方面,通过几何测量的方法,确定“停车场内接最大矩形”之外的四块剩余区域,在停车场长度方向的上的底边最小值,通过这个最小底边长度和各种“空间单元矩形”宽度比值关系的整数解,确定四块剩余区域的最优“停车位类型”仍然是“垂直式”,切在保证车辆正常进出的前提下,求解的最大停车位数为6个,并规划好“四块剩余区域”内的道路和停车位。因此,对于整个停车场来说,最优的“停车位类型”为“垂直式”,最大“停车位”数为102个。具体计算结果图标如下:

因此,对于“停车场内接最大矩形”区域来说,最优的“停车位类型”为“垂直式”,最大“停车位”数为96个。

因此,对于整个停车场来说,最优的“停车位类型”为“垂直式”停车方式,最大“停车位”数木为102个,具体的规划平面图在上文已经给出。

六、停车场效度的评价体系构建及结论

1 方法的选择与设计

模糊综合评判方法是一种常用的解决定性和定量分析的方法,在工程设计、管理和技术上已经得到广泛应用。层次分析法(AHP法)能够解决在复杂系统中,众多评判因素下权数的分配问题,能够很好的反映各因素在整体的地位。将两种方法结合,可以很方便、快捷的解决复杂系统的评判问题,因此考虑对停车场这个系统的评价采用模糊综合评判和层次分析法结合的方法。

根据模糊综合评判和层次分析法结合的思路,下面拟定如下步骤构建停车场评价模型:

1.1 确定影响服务水平的主要因素集(判据集)及评判集

建立因素集(判据集),

其中,

这里,且,

那么就代表第i类因素的第j个子因素。

同时构建评判集为,

代表第k个可能的服务水平的评价结果,L代表可能出现

的结果数。

1.2 由专家及决策者的全面分析,构造判断矩阵

根据层次分析法的原理,通过评价指标两两比较,建立判断矩阵。

对指标两两比较,按重要程度量化。设指

,

在中任选出一对因素,进行两两比

较。设

表示因素

相对于的重要程度的量化值。在进行比较判断时,把要素的重要程度赋予1-9这九个数值,设置由专家和决策者共同决定,形成模糊判断矩阵

。标度描述如下图

1.3 采用层次分析法确定影响这些因素的权重

对判断矩阵采用方根法计算权重矢量是一个可行的方法。

先计算判断矩阵中每行元素的几何平均值③:

得到:

将进行归一化处理得:),

得到的矩阵

,对应着各个因素的权重。 定义重要程度系数 ,

那么可以得到因素子集的权重集为:

1.4 模糊分析算子的选用及一级综合评判的计算

设立评判矩阵是由小组评分法确定的,根据所得评分值将数据做归一化

处理,这里设评判集为{最佳,良好,一般,较差},分别对应的量化区间为

[1.00,0.75],[0.75,0.50], [0.50,0.25],[0.25,0.00],可以使处理的数据落在哪个区间

内,那个区间就取1,其它的区间为0。

根据评断矩阵,根据模糊评价方法可以得到综合评价指标④:

这里的模糊分析算子的选择采用max-min算子,主要对关键因素进行考

b=

1.5 二级的综合评判以及方案的打分评价

将最初一步的综合评价作为下一层的综合评价中的变换矩阵,重复上述步骤得到最终综合评价:

=(b1,b2,…bl)

所得到的结果作为停车场服务水平评价的结果,其结果反映的是停车场服务水平的一个分布状况.此时设置一个量化的转置矩阵D T⑤赋予(7,5,3,1)这些数值,分别对应于判断集V={优,良,中,差},就会更容易通过评价的数值判断方案的优劣来。

2 指标权重的确定

2.1 指标体系的确定

指标体系的构建是利用层次分析法确定权重的基础,下面需要根据停车场

的情况给出度量停车场效度的指标体系,见下图:

基于停车场的安全性主要是指:车辆在停车场行驶过程中,由停车场的特征赋予车辆的避险性能;以及车辆在停放过程中,避免被其他车辆挂擦以及避免被盗的性能。安全性是驾驶人员对停车场服务水平的基本要求,也是停车场营运者得基本要求,他们都希望停放车辆的安全性高和出现紧急情况时有良好的出入停车场的环境,还希望停车行为对正在行使车辆的安全性的影响最小,不会形成恶性的循环,以致严重影响动态的停车取车,等等。因此,安全性是对停车场的效度进行评价的重要指标之一。

基于停车场的方便性主要是指:车辆进入和驶出停车场所需的时间和行驶的路程最小,乘车的人员和停车场管理人员到达停车场相应位置最快,等等。方便性是对于人和车两者的流动而言的,停车者都希望从停车场到目的地的步行状况良好,步行的距离越短越好,都希望停车场内部通畅性良好,驾驶员出入停车场都比较容易,则该停车场被使用的可能性就越大。另外,基于停车场的特殊性,追求最高的方便性,很多驾驶员都喜欢在安全性能高的前提下,选则距离停车场出口最近的停车位。停车场营运者,也希望,停车场的方便性尽可能高,提高停车场的效度。因此,方便性也是对停车场的效度进行评价的重要指标之一。

基于停车场的效率性主要是指:有效的利用能源、时间和空间资源的能力,在停车场中,停车集中指数的增加,均衡的泊位利用,停车时间的减少,停车时间的合理这些因素直接影响停车场服务水平的好坏。并且合理的收费-停车时间的利用可以使短时的停车和长时间的停车自动地分离开来,对改善停车场的服务水平大有帮助。驾驶人员希望停车场具有尽可能高的效率性,追求效率最大化,尽可

能多的节省时间,等等;停车场营运者也希望停车场具有最大的效率,来达到停车场的最佳运作状态,提高停车场的稳定性和适用性,等等。因此,效率性也是对停车场的效度进行评价的重要指标之一。

那么U={安全性U1,方便性U2,效率性U3}。其中, 停车行为对其他车辆的行驶的影响降低指u11, 车辆拐弯的难度降低指u12, 对紧急情况处理的灵活性增强指u13, 进出停车场的顺畅程度升高指u14;停车场中车主的平均步行距离减少指u21, 人车分离程度提高指u22, 停车场内道路通畅程度上升指u23;泊车位的使用率提升指u31, 停车场内空间利用率提高指u32, 平均每个空车位被补缺所需时间减少指u33, 泊车位的使用强烈波动的情况减少指u34。

2.2 判断矩阵和指标权重确定

通过同一指标层内各个指标之间的两两比较,形成如下的模糊判断矩阵

根据上文的思路,通过MATLAB 编程(算法见附录),算出安全性、便捷性和效率性三个层次各自内部的权重为W1 =] W2=[0.2583 0.6370 0.1047] , W3=[0.0776 0.2010 0.5205 0.2010] 三个层次在目标层的权重W=[0.3854 0.1850 0.4296]

2.3 对停车场系统的综合评价

设评判集为{最佳,良好,一般,较差},分别对应的量化区间为

[1.00,0.75],[0.75,0.50], [0.50,0.25],[0.25,0.00],可以使处理的数据落在哪个区间内,

那个区间就取1,其它的区间为0。那么可以用专家打分法对停车场进行评价,但是需要说明的是由于自身专业在这个领域的专业知识有限,防止出现大的偏差,为了结果的可靠性,采用稳健性打分原则:对于有把握的指标进行主观的评价,对于模棱两可的指标评价为“一般”,对不确定的尽可能把分数打低,这样就大大提高了可靠性。

三个指标层次的评级集C i 如下:

MATLAB 编程,计算得到:

一级综合评价指标为B11=[ 0.2292 0.7708 0 0 ]

B12=[

0 0.7417 0.258 0]

B13=[ 0 0.7215 0.2785 0 ]

二级综合评价指标=

[0.0883 0.7442 0.1674 0]

计算得到综合评价值= 4.8418

当指标评价全是最佳时B1’=7,全是良好时B1’=5,全是一般时B1’=3,全是

建立时采用的是稳健性原则,把不完全确定的因素归为较差的类别,那么最终评价时可以考虑把综合评价值适度增大性调整,所以对该停车场效度的评价度可以认为停车场处于较好的状态。

七、车位的分类与评价

车主对泊车位的评价与上述停车场的效度评价不一样,很显然车主的出发点是通过选择车位使得自身效用的最大化,而不是整个停车场系统运作效果的最大化。车主对车位的评价好坏与他自身的需求有直接关系,比如某车主平时赶时间,他就会特别重视车位的便捷程度,而每个车主的需求不同,因此对于车位的评价也是多个维度的。

部分借鉴对停车场的整体评价指标,可以认为车主对于车位好坏的评价是基于安全性和便捷性两个维度出发(不考虑不同车位的价格差异)。援用选取重要性指标的原则,考虑安全性指标中被盗窃比率和被擦挂比率是最关键因素,考虑便捷性指标中靠近出口的距离和步行的距离为最重要指标。

类似于目标规划的解题思路,影响对车位评价的这四个关键因素是存在优先次序的,那么在评价决策中的处理就存在优先级别的差异。就一般的车主而言而言,车辆的安全是最为关键的,而越远离进出口的越偏僻的车位发生偷盗损坏事件的概率就越高;车辆不被擦挂应该是其次考虑的,当然不在拐角处的停车位要比在拐角处的停车位被擦挂的概率小得多;接着需要考虑步行出停车场的时间,离门越近当然所花时间越少;其次是车辆离出口的距离,这是因为很多车主来取车往往是有事情急着处理,不能耽误时间,那么这四者的优先秩序就是:被盗窃率>被擦挂率>步行距离>离出口的距离。

根据目标规划的理论,越高优先等级的指标的逆向偏差变量(与其负向偏差变量相区别)越大,对于整体优化越不利。这里同理,如果对越高优先级别指标的损坏越严重的车位,它的评价肯定越差。在规划理论中确定最优可以通过排除“次优”来实现,那么这里为了确定“最差”的车位,也可以通过排除“次差”的车位来实现。下面具体说明排除“次差”车位的过程:

首先考察第一优先级的盗窃率,车位越远离门口越偏僻,越容易招致偷盗损坏,那么根据排除“次差”车位原则,首先排除1、2区域和中间矩形左边大部

分的区域;接着考察第二优先级指标的被擦挂率,在拐角处最容易被擦挂,所以中间矩形中只有靠近右边道路的一列车位保留,其余中间车位作为“次差”车位排除掉,3、4区域得到保留;然后考虑第三优先级的步行距离,与3、4区域相比,中间矩形区域车位的步行距离要少,因此予以排除,剩下3、4两块区域备选;最后考虑离出口的距离,由于车是单行道,那么显然4区域的车位比3区域的车位更容易出停车场,将其予以排除,所以通过依次根据优先级别排除“次差”车位的方法确定区域3的车位是最不受车主欢迎的车位。

八、模型的评价

1、优点

1)运用了目标规划对停车场系统中车主和业主双方自身利益最大化行为进行了分析,较客观地分析得出了双方的目标一致性的结论。

2)运用了M/M/C/C/∞/FCFS排队论模型对停车场这个服务系统进行了分析,并提出了最优服务率的概念,对停车场规划提出了指导。

3)巧妙地对泊车位进行了抽象处理,提出了空间单元矩形的概念,为构建模型提供了极大的便捷。

4)提出了最大内接矩形的概念,通过优先提高最大内接矩形的空间利用率,进而提高整体空间利用率的目的。

5)在对停车场进行效度评价时把模糊综合评价法与层次分析法结合在一起,很巧妙地处理了复杂系统的评价,而且提高了评价的可靠性。

6)在度量不确定指标时采用了稳健性原则,对于不确定的指标给予较低的评价,以最大程度保证稳定性。

7)在对车位优劣进行评价的时候采取了逐步排除“次劣”车位的方式,是一种方法上的创新,而且评价效果比较准确。

2、缺点

1)现实生活中小区的车主停车的间隔时间和持续时间不完全是负指数分布,假设分布函数是负指数分布过于理性化;

2)在评价停车场效度时用的主要是主观评价法,难免可能产生误差,有失客观性。

3)在分析车位优劣和整体评价时没有考虑不同车位不同价格的情形,实际上价格作为调节资源配置效率最有效的杠杆,对于评价结论影响很大,不能够简单忽略。

停车场-数学建模

停车场-数学建模

停车场泊车位模型 摘要 现如今随着机动车辆的增加,车辆停放困难的问题逐渐加重,我们现在就来讨 论 New England的一个镇上的某停车场为场景的数学模型。 对单个停车位进行分析得出车位最佳角度,然后对整个停车区域进行规划得出车位布局,再用模糊评判来进行停车位效度评价,比较好的解决了问题。 在对停车场泊车位优化设计的模型中,我们考虑一种把车间距空间并入车辆所在的空间的方式,形成一个矩形,因其可以在空间无间隙密铺从而简化分析过程。通过分析单个车辆进入泊车位的车辆状态得到车辆的最小转弯半径,再通过非整数规划得到单个车位最佳设计角度,然后拓展到整个规划区域,最后得出停车场泊车位的整个规划,最终的设计方案总共能够提供98个泊车位,空间时间利用效率较高。 对停车场的车位效度评价,采用模糊评价模型,从停车场的安全性、便捷性和效率性三个方面来建立效度评价指标体系,得到三个一级指标,再从进出停车场、进出停车位和停车场内行车等方面考虑建立二级指标,得出比较全面的效度评价指标体系,最后再根据指标体系用层次分析法和模糊评价来进行车位效度评价。 关键词:层次分析模糊评价转弯半径停车角度 1、问题的叙述 在New England的一个镇上,有一位于街角处面积100 200平方英尺的停车场,场主请你代为设计停车车位的安排方式,即设计在场地上划线的方案。 容易理解,如果将汽车按照与停车线构成直角的方向,一辆紧挨一辆地排列成行,则可以在停车场内塞进最大数量的汽车,但是对于那些缺乏经验的司机来说,按照这种方式停靠车辆是有困难的,它可能造成昂贵的保险费用支出。为了减少因停车造成意外损失的可能性,场主可能不得不雇佣一些技术熟练的司机专门停车;另一方面,如果从通道进入停车位有一个足够大的转弯半径,那么,看来大多数的司机都可以毫无困难地一次停车到位。当然通道越宽,场内所容纳的车辆数目也越少,这将使得场主减少收入。 2、问题分析 一般来说,想尽可能的把车塞进停车场,最好的办法就是以垂直停靠的方式将车一辆挤一辆地排成行,但是这样停放的后果就是车辆不能自由

停车场泊车位的优化设计与效度评价

停车场泊车位的优化设计与效度评价 【摘要】:随着汽车消费量剧增,“停车难”已经成为一个较为严重的社会问题。我们以某小区露天停车场为背景,用排队论对该服务系统进行了分析,并通过建立整数规划模型对其泊车位布置进行了优化设计,最后用模糊综合评价法对停车场效度进行了度量。 在对停车场泊车位优化设计的模型中,我们考虑一种把车间距空间和马路空间并入车辆所在的空间的方式,形成新的“空间单元矩形”,因其可以在空间无间隙密铺从而简化分析过程。同时设定了“最大内接矩形”作为优先标准,建立了整数规划模型,对“最大内接矩形”空间内的车位进行了优化设计,用LINGO 软件编程处理,而对其余的区域采用观察法和穷举法进行设计,最终的设计方案总共能够提供102个泊车位,空间利用效率较高。 在对停车场效度评价的模型中,我们选择的是模糊综合评价方法,同时采用层次分析法构建指标体系并确定指标权重,然后基于稳健性打分原则,对各指标进行打分,在形成评判集的基础上进行了综合评价。用MATLAB软件编程处理,结果显示综合评价值为4.85,停车场的效度处于较好的状态。 在对车位优劣进行评价时,我们援用了目标规划的思路,用四个依次优先级递增的指标进行评价。在筛选车位时我们又援用了决策理论中淘汰“次优方案”的思路,根据优先级逐渐把“次劣”泊车位排除,最后发现在采用我们设计的泊车方案的前提上,整个停车场右下角的车位是最劣车位,最不受欢迎。 关键词:泊位设计排队论整数规划多目标规划模糊综合评价法层次分析法

一、问题的重述 随着我国的汽车消费增长并逐渐普及开来,“停车难”的问题已经越来越凸显出来,成为了困扰人们正常生活和交通秩序的重要因素。究其本质,“停车难”问题的根源在于停车位供给短缺和停车位需求旺盛之间的供需矛盾,真正意义上解决这个难题有待于车辆停放设施的增加速度跟上车辆的迅猛增加。但是在短期内难以改变车辆停放设施数目的情况下,通过优化设计提高停车场的运行效率,对于局部缓解“停车难”的现状有着重大的意义。 停车场运行效率提升的关键在于停车场内部泊车位的优化设计和泊车位分配,并需要综合考虑整体的效果。对停车场整体运行效率的评价是基于停车平均等待时间、人均停车面积、停车顺畅程度等等的综合指标,需要构建一个整体评价体系。 二、模型的假设 1.停车场车主到达停车场的过程是泊松流,其相继到达的间隔时间不存 在记忆性,服从负指数分布(Markov)。 2.车在停车场的停留时间是完全随机的,服从一阶埃尔朗分布(Erlang)。 3.不存在预定车位或固定车位,所有的泊车位均符合先到先服务(FCFS) 规则。 4.每个泊车位的平均服务率相同,且独立工作,不会相互影响。 5.车主在选择泊车位中均考虑自身效用最大化,不存在利他正义等特殊 情况。 6.停车场经营业主在保证停车场基本安全的情况下,以自身利益最大化 为目标进行决策,不考虑利他主义等情况。 7.进入停车场的车型只考虑小型车,小型车的详细指标参见附录二。 8.停车场进行泊车位优化设计的前提是遵守国家交通部对于停车场的 相关条例(参见附录二),不考虑违规修建的情况。 9.车主不具备制定停车场车位价格的能力,但可以选择接受或者不接受 特定车位的价格,因此不同车位的价格可能是有差异的。 三、符号说明 1.排队论部分: X/Y/Z/A/B/C:排队论模型中的指标,分别代表相继顾客到达时间的分布、服

2019年第九届MathorCup数学建模挑战赛优秀论文环形穿梭车系统的设计与调度

环形穿梭车系统的设计与调度 摘要 本文主要研究的是环形穿梭车系统的最优调度问题。随着科技的不断发展,自动化技术的成熟,智能化仓库的搭建面临严峻的机遇与挑战,环形穿梭车系统作为智能化仓库的重要工具,其系统设计与调度直接关系着企业运输效率,是提升企业竞争力的内在要求[1]。所以,研究环形穿梭车最优调度系统具有重要意义。 首先对现有的穿梭车系统进行分析,从穿梭车的任务分配,延误原因分析建模,再通过单目标优化求出总任务最小完工时间。其次,再考虑穿梭车长度的因素,利用单目标优化求出总任务最小完工时间。再利用穿梭车延误时间、穿梭车数量变化两个指标,对环形穿梭车系统运行效率进行评价。最优通过进出货口的位置、轨道长度、最优穿梭车数量、最小延误时间得到最优的参数优化设计。 针对问题一,是研究总完工时间最小的问题。通过仔细分析,将问题一分成了三个模型进行建模,首先确定任务执行顺序,建立了穿梭车任务规划模型,得到了最优的任务执行顺序,见附录表一。再通过分析得出影响任务完成时间最主要的因素是穿梭车装卸货时造成延误,于是建立穿梭车延误分析模型,得到了计算穿梭车延误时间的模型。最后,建立总完工时间最小单目标优化模型,通过MATLAB2013b 动态仿真,Lingo17.0 求解单目标优化,得到了穿梭车数量为3,6,9 时,对应的最小完工时间分别是10700 秒, 5437 秒,3583 秒。 针对问题二,是在问题一的基础上,多考虑穿梭车长度下的最优最小时间,由于其他条件与第一问相同。通过分析,在问题一的模型上,对穿梭车之间的最短距离调整为穿梭车的长度,从而建立了考虑穿梭车长度的最小时间单目标优化模型,通过Lingo17.0 求解单目标优化,得到了穿梭车数量为3,6,9 时,对应的最小完工时间分别是11204 秒, 5786 秒,4053 秒。 针对问题三,是研究在表 1 的系统参数下,对环形穿梭车系统运行效率进行研究。首先,根据分析环形穿梭车系统效率的额主要因素有穿梭车的数量,以及穿梭车的行驶延

数学建模优秀论文停车场泊车位的优化设计与效度评价

停车场泊车位的优化设计与效度评价 :随着汽车消费量剧增,“停车难”已经成为一个较为严重的社会问题。我们以某小区露天停车场为背景,用排队论对该服务系统进行了分析,并通过建立整数规划模型对其泊车位布置进行了优化设计,最后用模糊综合评价法对停车场效度进行了度量。 在对停车场泊车位优化设计的模型中,我们考虑一种把车间距空间和马路空间并入车辆所在的空间的方式,形成新的“空间单元矩形”,因其可以在空间无间隙密铺从而简化分析过程。同时设定了“最大内接矩形”作为优先标准,建立了整数规划模型,对“最大内接矩形”空间内的车位进行了优化设计,用LINGO 软件编程处理,而对其余的区域采用观察法和穷举法进行设计,最终的设计方案总共能够提供102个泊车位,空间利用效率较高。 在对停车场效度评价的模型中,我们选择的是模糊综合评价方法,同时采用层次分析法构建指标体系并确定指标权重,然后基于稳健性打分原则,对各指标进行打分,在形成评判集的基础上进行了综合评价。用MATLAB软件编程处理,结果显示综合评价值为4.85,停车场的效度处于较好的状态。 在对车位优劣进行评价时,我们援用了目标规划的思路,用四个依次优先级递增的指标进行评价。在筛选车位时我们又援用了决策理论中淘汰“次优方案”的思路,根据优先级逐渐把“次劣”泊车位排除,最后发现在采用我们设计的泊车方案的前提上,整个停车场右下角的车位是最劣车位,最不受欢迎。 关键词:泊位设计排队论整数规划多目标规划模糊综合评价法层次分析法

一、问题的重述 随着我国的汽车消费增长并逐渐普及开来,“停车难”的问题已经越来越凸显出来,成为了困扰人们正常生活和交通秩序的重要因素。究其本质,“停车难”问题的根源在于停车位供给短缺和停车位需求旺盛之间的供需矛盾,真正意义上解决这个难题有待于车辆停放设施的增加速度跟上车辆的迅猛增加。但是在短期内难以改变车辆停放设施数目的情况下,通过优化设计提高停车场的运行效率,对于局部缓解“停车难”的现状有着重大的意义。 停车场运行效率提升的关键在于停车场内部泊车位的优化设计和泊车位分配,并需要综合考虑整体的效果。对停车场整体运行效率的评价是基于停车平均等待时间、人均停车面积、停车顺畅程度等等的综合指标,需要构建一个整体评价体系。 二、模型的假设 1.停车场车主到达停车场的过程是泊松流,其相继到达的间隔时间不存 在记忆性,服从负指数分布(Markov)。 2.车在停车场的停留时间是完全随机的,服从一阶埃尔朗分布(Erlang)。 3.不存在预定车位或固定车位,所有的泊车位均符合先到先服务(FCFS) 规则。 4.每个泊车位的平均服务率相同,且独立工作,不会相互影响。 5.车主在选择泊车位中均考虑自身效用最大化,不存在利他正义等特殊 情况。 6.停车场经营业主在保证停车场基本安全的情况下,以自身利益最大化 为目标进行决策,不考虑利他主义等情况。 7.进入停车场的车型只考虑小型车,小型车的详细指标参见附录二。 8.停车场进行泊车位优化设计的前提是遵守国家交通部对于停车场的 相关条例(参见附录二),不考虑违规修建的情况。 9.车主不具备制定停车场车位价格的能力,但可以选择接受或者不接受 特定车位的价格,因此不同车位的价格可能是有差异的。 三、符号说明 1.排队论部分: X/Y/Z/A/B/C:排队论模型中的指标,分别代表相继顾客到达时间的分布、服

数学建模大作业题目

A 题:图书馆购书计划的制定 现代化图书馆馆藏图书,主要目的不是为了收藏而是为了使用。除了国家图书馆等特大型的图书馆以外,一般图书馆都有特定的服务群体,办馆宗旨就是要尽量好地为这些特定群体服务,提高馆藏资源的利用率、读者文献信息需求的满足率以及对图书馆服务功能的满意率。图书馆每年用于购书的经费是有限的,如何合理分配使用,以便使有限的购书经费最大限度地发挥其特定的经济效益是图书馆工作的重要环节之一。 以学校图书馆为例,要实现办馆效益,必须做到入藏文献合乎本校教师、学生(有时也兼顾社会)的需求,使图书馆藏书结构(学科结构、文种结构、文献类型结构等)满足本校教学科研的要求,以求藏书体系与本校专业设置相适应。所购图书要能够真实地反映读者的实际需要,使读者结构和藏书结构尽量吻合,以便减少读者借不到图书的现象,即降低读者被借的比率、增加满足率。文献只有在流通中才能传播信息,产生效益。文献资料得不到利用,购置文献资料所耗费的资金就体现不出其价值。因此,图书馆在增加藏书规模的同时,要千方百计地把文献提供给读者,以增加图书的出借次数、出借时间以及在借图书的数量等,力求使有限的价值投入获得最大的办馆效益。 设某普通高校现有十个系: 计算机科学与技术系,在校学生960 人,信息科学与工程系,在校学生900 人,信息与计算科学系,在校学生280 人,生物与制药工程系,在校学生1500 人,机电工程系,在校学生1440 人,建筑工程系,在校生960 人,外语系,在校学生720 人,法律系,在校学生460 人,新闻系,在校学生642 人,经济与管理系,在校学生2400 人。此外,该校目前还有“药物分子设计及生物化工”和“土木建筑工程”2 个重点学科;“外国语言学及应用语言学”重点扶植学科以及“计算机科学与技术”、“市场营销”2 个重点专业。 该校图书馆每学年都要投入大量资金购置图书,图书覆盖全院各学科专业、具有较完整的中外文文献资源。假设今年图书馆计划投入100 万元用于购置各种图书,并且准备按照表1 中的中图分类进行购置。现请你帮助解决以下问题:1) 要同时考虑到重点实验室和重点学科建设的需要、常用书籍和流行热门书籍、重要公共课、技能课图书(如英语、计算机类)的普遍需求等。不同图书对该校的重要性是不尽相同的,图书馆应当如何确定各类图书的相对重要程度(即相对权重)? 2) 图书最终的实现价值应取决于图书的被利用率。因而评价一本书的真正价值必须考虑到它的流通量大小和借用时间的长短等,请分析这一问题,并根据该校上一年各类图书的出借情况(表1),提出一种评价一本书籍在该校实际使用价值的办法。 3) 依据你对前两问的研究,通过建立数学模型的方法来确定购书资金的分配方案。购书方案既应当尽可能符合学校学科发展的需要和教学科研需要,又应当尽可能提高读者的满意率,使所购的图书能够产生最大的实际效益。此外,图书馆自然还应当注意到各类馆藏图书的更新率。当然,用于购书的总经费是有限制的。 4) 由于学校图书馆每年都要购置图书,馆方希望你们队写出一个决策方法的简要说明,阐述输入哪些数据、怎样操作即可求得一个较为合理的购书方案。简要说明必须与前面的分析结果相一致,但又不能过于专业化,以便让一个不善于建模的人能够大致了解你的意图。

第八届苏北数学建模联赛B题一等奖获奖论文---旅游路线的优化设计模型

2011年第八届苏北数学建模联赛 题 目 旅游路线的优化设计模型 摘要 本文研究了旅游路线的优化问题,通过上网搜索了旅游路线、车次(航班)、门票等有关数据,并通过Lingo 软件处理了数据。全文主要运用了贪婪法、线性规划法和图论hamilton 圈等方法,分别建立了旅游路线的优化设计模型。 模型一:考虑车费、景点费、车次衔接、旅游路线最短等因素,使用最优化方法和线性规划法,建立总费用最小的最优路线目标函数: MinA =1111 11 ij ij i j c x ==∑∑+()11111112ij i j i j x b b ==+∑∑+()1111 1112ij i j i j x d d ==+∑∑, 利用Lingo 软件求解出最低费用为2924元时的最优路线: 徐州→常州→舟山→黄山→ 九江→武汉→西安→洛阳→祁县→北京→青岛→徐州。 模型二:建立新约束条件和目标函数的线性规划模型: MinT =1111 11 ij ij i j t x ==∑∑()11111112ij i j i j x t t ==++∑∑+()1111 1112ij i j i j x e e ==+∑∑, 利用了Lingo 软件求解出最短时间路线,但受“车次的时间衔接”等现实条件约束需对 其作适当调整,最终得到最少时间为9天的旅游路线: 徐州→青岛→常州→舟山→黄山→北京→洛阳→西安→祁县→武汉→九江→徐州。 模型三:使用图论Hamilton-圈原理,建立费用固定下游览最多景点的最优路线模型,得到景点数为7个的最优路线:徐州→常州→黄山→九江→武汉→西安→洛阳→祁县→徐州。 模型四:考虑交通班次有无、时间衔接矛盾等实际条件,利用贪婪法建立模型,通过求取局部最优解最终确定一条游览6个景点的较优路线:徐州→北京→祁县→常州→武汉→西安→洛阳→徐州。 模型五:结合模型三、四,建立约束条件式(5.5.1.1)、(5.5.1.2),利用贪婪法求解出一条包含6个景点较优路线:徐州→常州→黄山→武汉→洛阳→祁县→徐州。 关键词 :Lingo 软件 最短路线 贪婪法 线性规划 Hamilton 圈

停车场 数学建模

停车场泊车位模型 摘要 现如今随着机动车辆的增加,车辆停放困难的问题逐渐加重,我们现在就来讨论New England的一个镇上的某停车场为场景的数学模型。 对单个停车位进行分析得出车位最佳角度,然后对整个停车区域进行规划得出车位布局,再用模糊评判来进行停车位效度评价,比较好的解决了问题。 在对停车场泊车位优化设计的模型中,我们考虑一种把车间距空间并入车辆所在的空间的方式,形成一个矩形,因其可以在空间无间隙密铺从而简化分析过程。通过分析单个车辆进入泊车位的车辆状态得到车辆的最小转弯半径,再通过非整数规划得到单个车位最佳设计角度,然后拓展到整个规划区域,最后得出停车场泊车位的整个规划,最终的设计方案总共能够提供98个泊车位,空间时间利用效率较高。 对停车场的车位效度评价,采用模糊评价模型,从停车场的安全性、便捷性和效率性三个方面来建立效度评价指标体系,得到三个一级指标,再从进出停车场、进出停车位和停车场内行车等方面考虑建立二级指标,得出比较全面的效度评价指标体系,最后再根据指标体系用层次分析法和模糊评价来进行车位效度评价。 关键词:层次分析模糊评价转弯半径停车角度 1、问题的叙述 在New England的一个镇上,有一位于街角处面积100 200平方英尺的停车场,场主请你代为设计停车车位的安排方式,即设计在场地上划线的方案。 容易理解,如果将汽车按照与停车线构成直角的方向,一辆紧挨一辆地排列成行,则可以在停车场内塞进最大数量的汽车,但是对于那些缺乏经验的司机来说,按照这种方式停靠车辆是有困难的,它可能造成昂贵的保险费用支出。为了减少因停车造成意外损失的可能性,场主可能不得不雇佣一些技术熟练的司机专门停车;另一方面,如果从通道进入停车位有一个足够大的转弯半径,那么,看来大多数的司机都可以毫无困难地一次停车到位。当然通道越宽,场内所容纳的车辆数目也越少,这将使得场主减少收入。 2、问题分析 一般来说,想尽可能的把车塞进停车场,最好的办法就是以垂直停靠的方式将车一辆挤一辆地排成行,但是这样停放的后果就是车辆不能自由出入,只有后进入的车辆全部先出去了,先进入的车才可以离开停车场,显然不符合实际的需求。因而,为了使汽车能够自由地出入停车场,必须设立一

道路地磁泊车位施工方案

道路地磁泊车位施工方案 一、项目概述 1.1 停车场简介及功能需求 随着社会的发展,生活水平的提高,越来越多的机动、非机动车辆涌入城市中,造成交通的拥挤以及停车需求的大幅度增加,随之而来的对停车场设备和停车环境的要求,也越来越高,而国内现有的大部分停车场,基本采用人工管理办法,首先车辆的安全防盗难,管理工作难度大,车辆的通行率和安全性差,无法统计车辆的出入数据,管理人员没有办法进行调度;其次车主也无法了解车位相关信息,花许多时间寻找空车位,造成停车难、停车时间长等一系列问题。 为了提高停车场的信息化、智能化管理水平,给车主提供一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的环境,实现停车场运行的高效化、节能化、环保化,我司吸取国外先进技术,结合国内实际情况,研制开发了本套停车场车位引导系统,用于停车场的车位引导,加强停车场的信息化管理,稳定地控制、管理车辆进出;该系统可以自动引导车辆快速进入空车位,消除寻找车位的烦恼,节省时间,使停车场形象更加完美。 1.2 建设原则 停车场车位引导系统建设应以科学规划为指导,以提高效益为目的,以实际需求为导向,加强统筹协调,注重实效,充分考虑停车场现状,统一规划,提高停车场设施泊位利用率,促进设施利用均衡化,减少驾驶员寻找车位的时间消耗,降低车辆长时间行驶所引起的尾气排放、噪声等污染,从而达到改善环境、提高停车效率,提升停车场形象的目的。因此,本次停车场车位引导系统,其建设原则是: 1.系统的先进性 系统采用当前成熟的技术和先进的设备,具有高度的技术先进性、稳定性、可靠性和扩展性,应用先进成熟的软硬件技术进行设计,保证系统具有较强的生命力,符合当前和未来的发展趋势。 2.系统的安全性 系统具备高度的安全性,所有设备性能指标高,数据无丢失、系统可靠连续运转的同时,还可在非理想环境下有效工作,保证车辆出入的安全性,记录数据的安全性。

美赛国赛数学建模知识

数学建模知识 ——之参考资料 一、数学建模竞赛中应当掌握的十类算法 1.蒙特卡罗算法 该算法又称随机性模拟算法,是通过计算机仿真来解决问题的算法,同时可以通过模拟可以来检验自己模型的正确性,是比赛时必用的方法。 2.数据拟合、参数估计、插值等数据处理算法 比赛中通常会遇到大量的数据需要处理,而处理数据的关键就在于这些算法,通常使用Matlab作为工具。 3.线性规划、整数规划、多元规划、二次规划等规划类问题 建模竞赛大多数问题属于最优化问题,很多时候这些问题可以用数学规划算法来描述,通常使用Lindo、Lingo软件实现。 4.图论算法 这类算法可以分为很多种,包括最短路、网络流、二分图等算法,涉及到图论的问题可以用这些方法解决,需要认真准备。 5.动态规划、回溯搜索、分治算法、分支定界等计算机算法 这些算法是算法设计中比较常用的方法,很多场合可以用到竞赛中。 6.最优化理论的三大非经典算法:模拟退火法、神经网络、遗传算法 这些问题是用来解决一些较困难的最优化问题的算法,对于有些问题非常有帮助,但是算法的实现比较困难,需慎重使用。 7.网格算法和穷举法 网格算法和穷举法都是暴力搜索最优点的算法,在很多竞赛题中有应用,当重点讨论模型本身而轻视算法的时候,可以使用这种暴力方案,最好使用一些高级语言作为编程工具。8.一些连续离散化方法 很多问题都是实际来的,数据可以是连续的,而计算机只认的是离散的数据,因此将其离散化后进行差分代替微分、求和代替积分等思想是非常重要的。 9.数值分析算法 如果在比赛中采用高级语言进行编程的话,那一些数值分析中常用的算法比如方程组求解、矩阵运算、函数积分等算法就需要额外编写库函数进行调用。 10.图象处理算法 赛题中有一类问题与图形有关,即使与图形无关,论文中也应该要不乏图片的,这些图形如何展示以及如何处理就是需要解决的问题,通常使用Matlab进行处理。 二、数学软件的主要分类有哪些?各有什么特点? 数学软件从功能上分类可以分为通用数学软件包和专业数学软件包,通用数学包功能比较完备,包括各种数学、数值计算、丰富的数学函数、特殊函数、绘图函数、用户图形届面交互功能,与其他软件和语言的接口及庞大的外挂函数库机制(工具箱)。 常见的通用数学软件包包括Matlab和Mathematica和Maple,其中Matlab是一个高性能的科技计算软件,广泛应用于数学计算、建模、仿真和数据分析处理及工程作图,Mathematica 是数值和符号计算的代表性软件,Maple以符号运算、公式推导见长。 专用数学包包括绘图软件类MathCAD,Tecplot,IDL,Surfer,Origin,

停车场泊位设计数学模型

停车场的泊位设计数学建模 摘要:“停车场的泊位设计”数学模型是利用数学模型的计算来规划出一种使用更合理、利用率高的停车场车位停泊方案。近几年来,随着人们生活水平的提高,私家车的数量越来越多,汽车的停泊就成为一个越来越重要的问题,如果汽车停泊问题不能合理的解决,将会影响到汽车的使用。许多大型公司或者是商场门前,都设有自己的停车场,停车场的面积是有限的,而我们希望的就是在这有限的面积内尽可能停放更多的汽车。当然,停放尽可能多的汽车只是建造停车场时一个需要解决的问题,一个比较成功的停车场还需要具备的就是良好的汽车疏导能力,这就需要在停车场设计时更合理的安排汽车的停放位置。 当停车场面积一定的时候,合理安排空间使得更多的车辆能够停泊进来。此次建立的模型是通过探究车辆停放角度与停车场面积的方程,继而对面积函数进行求解,得到车位最佳设计角度,解出2 300*100m 的停车场最佳泊位情况,进而推广到一般的2*s tm ,同时对车型进行分类,分别计算小轿车、小型车、大型车三种停车情况。 关键词:车辆停放角度;层次分析;最优方案。 正 文 1、问题重述 自20世纪90年代以来, 我国经济呈现出持续高速发展态势, 家用小汽车更以惊人的发展速度进入普通居民家庭。但人们在享受汽车所带来的便利和快捷的同时, 又必须面对由此所引发的一系列问题, 其中停车问题就是越来越突出的问题之一。 停车场泊车位规划是指在有限的空间区域内,设计车位布局,尽可能多地发挥空间效率与时间效率。停车泊位设计考虑的因素较多,如平均车位占面积,车辆出入泊位难易程度,停车场内部道路畅通程度等等。请设计一个完整的指标体系对停车场效度进入评价。现有如图1所示的停车场,请你设计该停车场的泊车位设计方案;如果图1中的停车场宽度和长度分别为未知量,s t 米,请你重新设计你的方案。 图1某地面停车场示意图 停车场的整体规划。停车场在车库中出出入入,如果没有一个合理的整体规划,那么汽车出入的效率将会很低,这不是一个合理的停车场应出现的。什么样的规划才是比

停车场泊车位的规划设计与效度评价

停车场泊车位的规划设计与效度评价 【摘要】 随着汽车消费量剧增,“停车难”已经成为一个较为严重的社会问题。我们以某小区露天停车场为背景,对该服务系统进行了分析,并通过建立整数规划模型对其泊车位布置进行了优化设,最后用模糊综合评价法对停车场效度进行了度量。 在对停车场泊车位优化设计的模型中,我们考虑一种把车间距空间并入车辆所在的空间的方式,形成一个矩形,因其可以在空间无间隙密铺从而简化分析过程。在保证车辆能够正常进出的条件下,通过分析计算得到采用垂直停车的方式能够更好的利用停车场的空间,从而提高停车场的空间使用率。而对其余的区域采用观察法进行设计,最终的设计方案总共能够提供98个泊车位,空间利用效率较高。 在对停车场效度评价的模型中,我们选择的是模糊综合评价方法,同时采用层次分析法构建指标体系并确定指标权重,然后基于稳健性打分原则,对各指标进行打分,在形成评判集的基础上进行了综合评价。用MATLAB软件编程处理,结果显示综合评价值为3.590,停车场的效度处于较好的状态。 需要指出哪些车位最不受欢迎,应用TOPSIS法,即“technique for order preference by similarity to ideal solution”的缩写,意为依据理想方案相似性的顺序选优技术。这是系统工程中有限方案多目标决策分析中的一种常用的决策方法,是借助多目标决策问题的理想解与负理想解去排序。通过计算比较最后得出结果发现六区的车位最不受欢迎,具体原因可能是:1.进出车位比较麻烦;2.通道狭窄,不容易通过;3.靠近弯道,容易与其他车辆发生刮擦,受损;4.离进出口较远,出行不便。 关键词:模糊综合模型;层次分析法;TOPSIS法

汽车智能泊车技术探析毕业论文(doc 11页)

汽车智能泊车技术探析毕业论文(doc 11页)

摘要 主要讨论了作为无人驾驶智能汽车必备的重要功能之一的车辆自动泊车系统的总体构架,着重研究了其中用于识别泊车住环境、作为整个系统信息输入端的感知导航系统(基于双习视觉和陀螺仪)及根据所采集的信息判断环境空间大小并生成适当泊车路径的路径生成系统(基于路径规划)。 Focused on intelligent unmanned vehicles as an essential key functions of automatic vehicle parking system's overall architecture, focused on the living environment which is used to identify parking,System as a whole, the perception of information input navigation system (based on visual learning and two-gyro) and according to the information collected to determine the size of the environment and generate the appropriate parking space path of the path generation system (based on path planning). 关键字:智能、泊车

屏幕上会有一个弧线显示,当这个弧线与路肩相切的时候,车子要停下来,然后再打方向盘至最大,这个时候屏幕上会有动态和静态的指示线出来,然后继续往后倒。当静态指示线跟后面车辆平行的时候,车停下来,方向盘打正,车子就可以一把平行泊车。垂直泊车更简单。当进入垂直泊车模式后,会有两个曲线显示出来。首先把指示线对齐停车位后,方向盘打到最大,当有静态、动态指示线出现时车就开始往后倒。当静态指示线平行于停车位的时候方向盘打过来继续往后倒,到合适的位置停下来,垂直泊车也就结束了。智能泊车系统,可以使汽车智能地以正确的停靠位泊车 二、工作原理 启动智能泊车操纵键,遍布车辆周围的雷达探头测量自身与周围物体之间的距离和角度,然后通过车载电脑计算出操作流程配合车速调整方向盘的转动,使得车辆能够自主驶入泊车位。也可以通过操纵键临时终止泊车过程。 三、智能泊车结构与停车步骤: (一)、结构 1.智能泊车操作开关 2.倒车雷达(8个) 3.智能变速器 4.车速传感器 5.转向系统 6.制动系统 7.执行机构 采用协议CAN简化网络结构,节约成本传输速率适中多主系统,增加节点 运用CAN总线技术 CAN采用多主工作方式,节点之间不分主从,但节点之间有优先级之分,根据实时要求将模块进行优先级划分。 (二)、步骤 (1)通过传感器系统感知环境信息 (2)根据传感器系统的信息得出有效车位信息、车辆相对位置、从而决策泊车初始位置 (3)电子控制单元根据传感器信息实时进行环境建模,生成车辆路径,控制车辆无碰撞的自动运动到泊车位 四、智能泊车优点: (1)一定程度提高停车的便捷性。 (2)入位时能一把进入,省了多打方向的麻烦。 (3)显示了汽车在电子技术的成就。 (4)将来会成为一大卖点。

谈共享经济的停车位系统设计-系统设计论文-设计论文

谈共享经济的停车位系统设计-系统设计论文-设计论文 ——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印—— 摘要:如今汽车数量日渐暴增,现有停车位尽管满足了一部分泊车车主的需要,然而还是存在停车位资源利用紧张的现象,因此有必要提出共享停车位设计理念。建立在共享经济背景下,这一设计措施在保证固定停车位数量的前提下,改善先前停车紧张的状态,其最大的特色是可以使私有停车位共享,以施展停车位的最大价值,从而使私有车位在空闲时,能够直接转化为经济利益并便利其他车主临时泊车需要,推进停车资源的错时利用。本文从我国现有停车位存在的问题进行分析,分析共享停车位系统的必要性。在视觉观感设计和技术创新方面阐述了共享停车位的设计系统。作为共享停车系统的平台为解决私家泊位共享提出实现途径,并对共享停车系统进行了完整的框架设计。 关键词:共享经济停车位系统设计

1共享经济概述 共享经济这个术语最早由美国德克萨斯州立大学社会学教授马科斯·费尔逊(MarcusFelson)和伊利诺伊大学社会学教授琼·斯潘思(Joel.Spaeth)于1978(CommunityStructureandCollaborativeConsumption:ARoutineActivityApproach)中提出。其主要特点是,包括一个由第三方创建的、以信息技术为基础的市场平台。这个第三方可以是商业机构、组织或者政府。个体借助这些平台,交换闲置物品,分享自己的知识、经验,或者向企业、某个创新项目筹集资金。经济牵扯到三大主体,即商品或服务的需求方、供给方和共享经济平台。共享经济的五个要素分别是:闲置资源、使用权、连接、信息、流动性。共享经济关键在于如何实现最优匹配,实现零边际成本,要解决技术和制度问题。共享经济是一种思维模式,改变对所有权和使用权的价值判断。对于共享式停车的概念,他是基于共享经济时代下新型的停车方式,通过共享经济的五个要素能够实现预约车位、精准导航、反向寻车、自动结算、超时提醒等功能。

停车场管理系统论文.docx

1系统设计针对投资方的功能需求,我提出了一套智能视频停车场解决方案。 智能视频停车场管理系统由视频车牌识别停车场出入口管理系统、视频停车引导管理系统、反向查询管理系统及软件管理平台组成。 视频车牌识别停车场出入口管理系统,能实现对车辆的出入控制、收费等操作进行科学有效的管理;视频停车引导管理系统,能实现为车主寻找空余车位提供自动化、可视化、数字化的引导功能;反向查询管理系统,利用车牌识别技术,能为车主提供高效、便捷的取车查询服务;软件管理平台可直观了解各设备的运行情况,并分析设备的运行状态,将所有数据统一存储分析,为管理者提供全方位的管理平台,打造全新的管理模式。 2视频车牌识别停车场出入口管理系统2.1系统概述视频车牌识别停车场出入口管理系统将车牌作为车辆出入停车场的唯一凭证,通过车牌识别技术,判断车辆进出场的权限、车辆停放时间及所需缴纳的停车费。 系统很好的解决了传统停车场中,存在的由人工管理、雨天刷卡取票易被淋湿、上下坡道时易发生溜车碰撞、通行速度缓滞、易拥堵等带来的问题。 2.2系统架构系统主体采用组网结构,在保障数据传输速度和安全性的基础上,极大的方便了设备安装及布线,同时支持脱机运行。 视频车牌识别停车场出入口管理系统包括出入口车牌识别仪、出入口道闸、主控制器、地感检测器、中央收费端、自助缴费机、岗亭

收费端、应用服务器、管理终端等部件。 2.3本项目系统设备配置根据项目实际情况,本项目车库出入口设计为三进三出,即三个机动车入口,三个机动车出口。 每个入口处主要由一台车牌识别仪、一台入口道闸、两个地感检测器等构成。 每个出口处主要由一台车牌识别仪、一台出口道闸、两个地感检测器、出口岗亭收费端含电脑及收费软件构成。 在人流较大的出入口处,如公共楼层的服务台、电梯厅附近等位置,设置了两个中央收费处,配置两套中央收费端。 根据停车场的区域划分,结合成本考虑,本项目配置了一台自助缴费机。 在管理中心,配置一套应用服务器及管理终端设备。 2.4系统工作流程1临时用户入场流程。 临时用户驱车到达停车场入口处,触发铺设在通道上的触发抓拍地感,入口车牌识别仪自动抓拍车辆图片,并识别车牌号,存入后台数据库,道闸自动抬杆,驱车经过道闸,进入停车场,道闸自动复位。 2临时用户出场流程。 临时用户准备离场时,首先要先进行缴费。 为提高用户缴费速度,缓解出口拥堵,系统提供场内中央收费处人工缴费、出口岗亭人工缴费和自助缴费三种缴费模式。 中央收费处人工缴费中央收费处通常设立于人流较大的出入口处,如公共楼层的服务台、电梯厅附近等。

全国大学生数学建模竞赛优秀论文选之易拉罐形状和尺寸的最优设计

易拉罐形状和尺寸的最优设计 『摘要』 本文对易拉罐的最优设计主要从节省用料的角度研究。建立模型时,在满足体积以及其它设计要求的限制下,以用料最少为目标建立最优化模型。求解模型的主要方法包括:Lagrange乘子法、条件极值法以及数学软件(Lingo、Matlab)求解等。 在对易拉罐形状及尺寸设计进行研究时,需要选择适当的工具,运用多次测量求平均值的方法确定出必要的数据。 实际中易拉罐的设计考虑到多方面的因素,如美观、实用、生产、运输以及其自身各部分的抗压能力等。本文主要在某些设计要求下,研究用料最省的形状设计,将求解出的最优形状和尺寸与相应实测数据作对比来衡量设计的合理性。 当假设易拉罐的形状为正圆柱体时,主要以圆柱体高度与半径的比例关系确定易拉罐形状是否符合用料最省的最优设计。分别运用条件极值法、Lagrange乘子法以及数学软件求解的方法最终确定出高度与半径的比值为4,与实际易拉罐高度与半径的比值基本符合,能够说明实际的易拉罐形状设计符合用料最省的设计原则。 当假设易拉罐由正圆柱体和圆台两部分组成时,分别假设易拉罐尺寸符合不同设计要求,运用逐步改进的方法,最终求得易拉罐各项尺寸与实测数据比较吻合,说明现实中易拉罐的设计满足用料最省的要求。求解时主要运用Lingo软件和Lagrange乘子法并在Matlab软件的辅助下分别求得各项尺寸。 最后根据对易拉罐的观察和想象,在保证易拉罐整体形状变化不大的前提下,我们提出将易拉罐上端的圆台改为球台。同样以用料最省作为其最优设计,求出新设计的易拉罐与现实中易拉罐相比大约能节省0.49%的用料。 在建立易拉罐用料最省模型的基础上,对模型作出进一步推广。联系实际当中各种形状比较规则的容器,对其最优设计的一般规律作出说明。 关键词:Lagrange乘子法重积分条件极值法

(完整版)停车场管理系统毕业论文设计

毕业设计 课题:停车场管理系统 学生: 刘星成学院: 建筑与材料学院 班级: 智能楼宇1202 学号: 指导教师:朱承 装订交卷日期:

摘要 本论文根据停车场的管理工作需要,设计了一个简洁、稳定、实用的停车场管理信息系统。相对一些现有的停车场收费管理系统来说,本系统在容错性、实用性、易操作性等方面具有一定特色,并且本系统可扩展性较强。 关键词停车场、管理信息系统、实用性、可扩展性 引言 随着汽车工业的迅猛发展,我国汽车拥有量急剧增加。停车场作为交通设施的组成部分,随着交通运输的繁忙和不断发展,人们对其管理的要求也不断提高,都希望管理能够达到方便、快捷以及安全的效果。停车场的规模各不相同,对其进行管理的模式也有不同之处,管理者需要根据自身的条件,选择应用经济、稳定的管理程序,以免选择了高成本的管理系统。本论文旨在设计一个简洁、稳定、实用的停车场管理信息系统,希望在容错性、实用性、易操作性等方面具有自己的特色,并且保持一定的可扩展性,以满足不同停车场的信息管理需求。 整个系统采用业务逻辑层和用户表示层分离的两层模式,这样开发的模式可以将数据库操作类和用户层分离,方便代码的修改和系统日后的维护工作。使用该停车管理系统能将停车场管理信息化,在竞争越来越激烈的车辆业中取得优势. 本论文旨在设计一个简洁、稳定、实用的停车场管理信息系统,希望在容错性、实用性、易操作性等方面具有自己的特色,并且保持一定的可扩展性,以满足不同停车场的信息管理需求。 系统主要采用在入口发放带有该车进场时间、车牌号、车型、识别该车身份的车辆标识号的入场凭证,在出口系统根据车辆标识号在数据库中自动查找该车信息,并自动计费,收取停车费。。

数学建模论文-旅游线路的优化设计

数学建模论文-旅游线路的优化设计 一、问题重述 随着人们的生活不断提高,旅游已成为提高人们生活质量的重要活动。江苏徐州有一位旅游爱好者打算在今年的五月一日早上8点之后出发,到全国一些著名景点旅游, 由于跟团旅游会受到若干限制,他(她)打算自己作为背包客出游。他预最后回到徐州。 选了十个省市旅游景点,如附表1(见附录I)所示。 假设 (A)城际交通出行可以乘火车(含高铁)、长途汽车或飞机(不允许包车或包机),并且车 票或机票可预订到。 (B)市内交通出行可乘公交车(含专线大巴、小巴)、地铁或出租车。 (C)旅游费用以网上公布为准,具体包括交通费、住宿费、景点门票(第一门票)。晚上20: 00至次日早晨7:00之间,如果在某地停留超过6小时,必须住宿,住宿费用不超 过200元/天。吃饭等其它费用60元/天。 (D)假设景点的开放时间为8:00至18:00。 问题: 根据以上要求,针对如下的几种情况,为该旅游爱好者设计详细的行程表,该行程表应包括具体的交通信息(车次、航班号、起止时间、票价等)、宾馆地点和名称,门票费用,

信息。在景点的停留时间等 (1) 如果时间不限,游客将十个景点全游览完,至少需要多少旅游费用,请建立相关数 学模型并设计旅游行程表。 (2) 如果旅游费用不限,游客将十个景点全游览完,至少需要多少时间,请建立相关数 学模型并设计旅游行程表。 (3) 如果这位游客准备2000元旅游费用,想尽可能多游览景点,请建立相关数学模型并 设计旅游行程表。 (4) 如果这位游客只有5天的时间,想尽可能多游览景点,请建立相关数学模型并设计 旅游行程表。 (5) 如果这位游客只有5天的时间和2000元的旅游费用,想尽可能多游览景点,请建立 相关数学模型并设计旅游行程表。 二、问题假设 1、忽略乘坐出租车时经过收费路段所交的费用; 2、在每个城市中停留时,难免会遇到等车、堵车等延时情况,在此问题中我们不做考 虑; 3、所有旅馆都未客满,并且忽略从旅馆到火车站或景点的时间; 4、列车车次和飞机航班没有晚点等情况发生; 5、列车和飞机的票足够,没有买不到票的情况发生;

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