基于排队论校园自行车排队问题建模和仿真探究

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1、基于排队论校园自行车排队问题建模和仿真探究　　摘要：随着校园内自行车数目不断递增，校园内人流较多的地方的交通拥堵问题变得越来越严重。本文利用排队论的相关理论，建立自行车排队系统模型对拥堵区域进行了相关理论分析。同时利用模拟仿真软件ProModel对校园局部自行车流动情况进行模拟并作出相关优化方案。这样理论结合软件模拟的系统优化研究方法对于实际的交通系统优化具有一定的参考价值。关键词：排队论；交通流；ProModel仿真；系统优化；ResearchonModelingandSimulationofcampusbicycleproblemsbasedonqueuingtheoryYangFan(C

2、ollegeofcivilengineeringSoutheastUniversityNanjing211189)Abstract:Asthenumberoftheschoolbicyclesincreasing,trafficcongestionproblemsarebecomingmoreandmoreserious.Thispaperusesthequeuingtheorytobuildthemodeltoanalyzethecongestionarea.Also,thepaperusestheProModelsoftwaretobuildthemodelofthetrafficofth

3、e14campusandworkouttheoptimumproposal.Thismethodusedinthispaperbycalculatingandmodelingtogettheoptimumproposalhasthereferencevalueforactualtrafficsystemoptimization.Keywords:queuingtheory,trafficflow,ProModelsimulation,systemoptimization中图分类号：C29文献标识码：A0.引言由于高校扩招，导致各个高校的新生数目不断增加，而学生在校园内的主要交通工具——自行车的

4、数目也在逐年递增，在食堂、教学楼等区域的高峰时期往往会存在较为严重的局部交通拥堵现象。部分道路上的排队现象既影响了通行的效率，也存在一定的安全隐患，因此利用排队论的理论结合模拟软件仿真的相关内容对其进行优化研究具有非常重要的实际意义。1.排队论基本概念排队论(queuingtheory),或称随机服务系统理论,14是通过对服务对象到来及服务时间的统计研究，得出这些数量指标（等待时间、排队长度、忙期长短等）的统计规律，然后根据这些规律来改进服务系统的结构或重新组织被服务对象，使得服务系统既能满足服务对象的需要，又能使机构的费用最经济或某些指标最优。排队论是为了解决是为了解决排队问题而发展起来的学

5、科。它建立在系统排队模型的基础上，分析系统的内在规律，使系统的性能得到优化。一般地，排队论模型如下图所示：由上图可知，排队系统的运行过程是：顾客按照一定的规则进入系统；如果服务台忙，则顾客按一定的排队规则进入排队队列，等待服务；当服务台空闲时，将按照一定的服务规则从队列中选择顾客，并为顾客提供服务，接受服务的顾客在服务完成后离开系统。[1]排队论通过研究人员在各个阶段的时间和规则的概率分布情况来实现对整个排队系统的研究，通过对相关参数的调整和控制从而达到优化系统的目标。2.校园自行车交通系统建模根据排队论的基本理论，针对校园自行车的系统，我们也可以利用相关的理论来研究，如下图：14自行车通过一

6、定的到达规则进入系统，如果自行车太多，则自行车需要排队来到达车位进行停车，当交通没有发生堵塞，或者轮到排队的自行车时，那么自行车将会按照一定的停车规则来停车，自行车停放时间符合相应的停车规律，到达时间后自行车便会离开到达下一个停车点。由以上的一些初步的认识我们可以得到，建立自行车排队论系统，需要的元素至少有：自行车（bicycle，可能有不同的种类）、到达规则（rulesforarrival）、排队规则（rulesforqueuing）、停车规则（rulesforparking）、排队队列（queue）、车位（placesforparking）、停车时间（parkingtime）等，而这些元素

7、需要进行统计观测以及数据分析得出。3.模型分析校园自行车排队系统主要是针对校园自行车车流较大的局部区域，可以通过前期的考察对实际的地形进行简化并划分排队区域和停车区域。排队现象因为在排队区域中车流过大而使得自行车无法及时到达停车区域。其中自行车的到达一般符合泊松分布，停车时间一般符合负指数分布。因此校园自行车排队系统可以看成是M/M/1(N)排队系统。14以多通道排队M/M/N（单通道排队系统可以