数学建模优秀论文停车场泊车位的优化设计与效度评价
- 格式:docx
- 大小:667.01 KB
- 文档页数:34
停车场泊位最优化设计与评价【摘要】本文着手解决随着家用小汽车普及率迅猛提高而带来的停车场的泊位问题,在建立了停车场的最优泊位模型后又建立了停车场效度综合评价模型对所建立出的最优化设计进行评论,评价体系完善、正确,所作出的综合评价与实际相符合。
为了得到停车场车位的最优化方案,我们建立停车场最优泊位设计模型。
首先通过对局部车位的讨论,得到无限大平面车位的最优化方案。
然后根据本题所给的具体尺寸,先对整个停车场区域进行合理划分,分成形状规则区域和不规则区域。
形状规则区域建立非线性规划模型,对各种可能出现的情况进行计算,求解出车位最优方案以及此时对应的车位排数、通道数和停车位与通道之间的夹角;对于不规则区域,我们灵活地对其进行车位安排,在保证每个车位都满足使用性要求条件下尽量多、尽量合理地安排车位。
这样,便得到本题停车场区域的最优化车位规划。
我们最终合理地规划了110个可用车位,所有的车位都可以自由进出,实用美观,符合实际。
划分车位后,我们建立了停车场效度的综合评价模型。
我们首先用层次分析法将停车场的各指标进行建立、筛选、归类,再对这些指标进行量化。
我们最终选取了7个指标。
然后采用多属性决策的方法,利用这些指标来对我们已经规划的车位进行综合评价。
得到的评价结果与实际相符合。
根据评价结果,我们又对已规划的车位进行了更深一步的分析讨论,得出每个停车位的优点和不足,为实际应用提供了理论基础。
我们得到的车位规划和车位评价如下图所示。
关键词:停车场、泊位规划、非线性规划、层次分析、评价指标、多属性决策一、问题重述20世纪90年代后,家用小汽车普及率迅猛提高,随之而来的停车场泊位问题亦越来越突出。
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、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。
图1是某居民小区的一个露天停车场,要求:1.对该停车场泊车位进行规划设计;2.设计一个完整的指标体系,应用所建立的评价体系对访停车场效度进行评价,并指出哪些车位最不受欢迎。
停车场车位分配问题研究一. 摘要某写字楼的停车位数目一定,主要提供写字楼办公人员办卡包年或包月使用,为了使停车场空置率减少,以及免于有卡却没有车位产生冲突的尴尬,我们必须对停车流量进行模拟分析,建立合理的最佳的车位分配管理方法,并得到最大的收益。
首先对附表中数据进行分析,因为我们得到的是四月份的停车流量,为了方便分析研究,我们应该把数据转化为停车量。
我们从中引入了概率进行模拟。
假设停在停车场中的车辆在各个时间段离开是按照泊松分布,即可分别求的到来的和离开的车辆数目,就可以方便得得到停车量这个关键的数据。
分析结果如下表所示:定义冲突概率1212iα=-,i I 为第i 个时间段进入停车场的车辆数目。
由于第四时间段为停车高峰期,因此原则这一时间段进行分析。
样本服从正态分布,用3δ原则,即可求出当0.05α<时的最大售卡量为240张。
制定更好的车位分配方案时则将卡的种类分为年卡和月卡,通过设定年卡和月卡的价格来控制相应的销量,从而使收益最大。
运用边际函数相关知识,设立目标函数和约束条件,用Lingo 软件即可计算出当0.05α<时年卡和月卡最佳销售价格以及张数如下表所示:关键词:泊松分布,正态分布,边际函数二.问题分析与重述问题一:题目要求模拟附表中停车流量,分析停车量的统计规律。
停车流量与停车量是两个不同的概念,要分析停车量的统计规律就必须弄清楚来到停车场的车辆数目以及离开停车场的车辆数目。
而题目所给的条件中我们只知道停车流量,也就是车离开与来到的总的次数,因此我们假设车的离开服从泊松分布,运用概率来求出单位时间内车辆离开的数目,这样也就可以知道单位时间内车辆到来的数目,它们两者的差值也就是我们所要求的停车量。
α=情形下,计算最大售卡量。
问题二:定义冲突概率,求若冲突概率低于0.05根据附表中停车流量数据,以及上题对停车量的分析,我们可以知道在第四个时间段,即早上9:00—10:00停车量是最多的,也就是在这段时间产生冲突的概率是最大的,为了计算最大售卡量,我们就取这段时间进行分析。
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。
. . .. . .承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括、电子、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。
我们参赛选择的题号是(从A/B/C/D中选择一项填写): B我们的参赛报名号为(如果赛区设置报名号的话):所属学校(请填写完整的全名):参赛队员(打印并签名) :1. 肯2. 蔡春婷3. 王露指导教师或指导教师组负责人(打印并签名):日期:2011年08月25 日赛区评阅编号(由赛区组委会评阅前进行编号):某停车场泊位规划与效度评价摘要对于停车位规划问题我们引入了坡度因素,提出了三种模型,分别为“三排斜列坡度式”“斜列交错式”和“两排垂直式”,我们依据空间效率最大化的原则,精确作图,合理分区,最后发现“两排垂直式”能容纳的停车位最多,共100个。
然后我们利用模糊分析法建立了停车场评价系统模型,其中使用了层次分析法确定权系数向量,并创造性地将停车场设计与评语相关联,建立了因素评语表,构建了模糊评价矩阵。
在求解一级、二级综合评价矩阵时,比较了“主因素决定型”“主因素突出型”和“加权平均型”三种计算方法后,发现用“加权平均型”所得的结果最为准确,并判断“两排垂直式”模型的评价为:很好。
由于为露天停车场,且不考虑车位的费用差异,那么车主对于车位的评价,其心理因素应包含防盗、防刮擦、距出入口距离、是否遮阴等。
我们用目标规划的思路,用三个优先级依次递增的指标进行评价。
在筛选车位时我们又使用了决策论中淘汰“次优方案”的思路,根据优先级逐渐把“次劣”泊车位排除,最后发现在我们选用的规划设计中,靠花坛停放的最右侧的两个车位是最劣车位,最不受欢迎。
自动泊车系统数学建模【摘要】随着汽车产业及科技的高速发展,智能驾驶汽车成为了国内外公认的未来汽车重要发展方向之一。
而在汽车智能化进程中,自动泊车是一项非常具有挑战性和实用性的技术。
自动泊车系统可通过各类传感器获取车位相对汽车的距离,通过控制汽车前轮转角和瞬时速度控制车辆行驶。
若考虑系统控制容易性,参考人工倒车入库,当车辆位于与车位垂直的任意位置时,先通过前行或后退到达理想停车起始点后,再确定前进转角和后退转角,使车身与车位在同一直线上后,直接倒车完成入库,即“一进二退”。
这种两段式倒车模式提高了泊车过程中车辆行驶的紧凑性,同时减少了泊车行驶空间。
考虑奇瑞汽车公司的QQ3,长3550mm ,宽1495mm ,轴距2340mm ,前轮距1295mm ,后轮距1260mm ,目标车库为小型汽车库标准大小长6m ,宽2.8m ,车库周围情况如图。
关键字:转乘次数 广度优先算法 查询效率 实时系统一 问题的重述1) 建立模型,按照车辆与车位之间的距离把车辆位置进行分组,给出每一组对应的倒车理想起始点,a=400mm ,b=8000mm ,c=300mm 。
2)建立模型,给出由理想起始点到倒车入库的泊车策略,包括车速、前轮转角、后轮行驶距离。
二 符号说明i L :第i 条公汽线路标号,i=1,2 …10400,当i 520≤时, i L 表示上行公汽路线, 当i 520>时, i L 表示与上行路线i 520L -相对应的下行公汽路线;i ,g S :经过第i 条公汽路线的第g 个公汽站点标号;j T :第j 条地铁路线标号, j=1,2;j ,h D :经过第j 条地铁线路的第h 个地铁站点标号;n L S :转乘n 次的路线;k T :选择第k 种路线的总时间;k N 1:选择第k 种路线公汽换乘公汽的换乘次数;k N 2:选择第k 种路线地铁换乘地铁的换乘次数;k N 3:选择第k 种路线地铁换乘公汽的换乘次数;k N 4:选择第k 种路线公汽换乘地铁的换乘次数;k ,m W :第k 种路线、乘坐第m 辆公汽的计费方式,其中:k,m W 1=表示实行单一票价,k,m W 2=表示实行分段计价;k,m CL :第k 种路线,乘坐第m 辆公汽的费用;k C :选择第k 种路线的总费用;k m MS ,:选择第k 种路线,乘坐第m 辆公汽需要经过的公汽站个点数; k ,n M D :选择第k 种路线,乘坐第n 路地铁需要经过的地铁站个点数;k ,m FS :表示对于第k 种路线的第m 路公汽的路线是否选择步行,k ,m FS 为0-1变量,k,m FS 0=表示不选择步行,k,m F S 1=表示选择步行; k ,n FD :对于第k 种路线的第n 路地铁的路线是否选择步行,k ,n FD 为0-1变量,k,n F D 0=表示不选择步行,k,n FD 1=表示选择步行;三模型假设3.2 其它假设10、查询者转乘公交的次数不超过两次;11、所有环行公交线路都是双向的;12、地铁线T2也是双向环行的;13、各公交车都运行正常,不会发生堵车现象;14、公交、列车均到站停车四问题的分析对于路线的评价,我们可以分别以总行程时间,总转乘次数,总费用为指标,也可以将三种指标标准化后赋以不同权值形成一个综合指标。
停车场泊车位设计姓名:鹿蕾 学号:1407021015班级:14数学与应用数学1班摘要:随着经济的发展,越来越多的人加入了有车一族,“停车难”也一直困扰着大家,但同时也引发了一系列城市管理问题,也带来了许多安全隐患。
解决停车位问题已经是迫在眉睫。
本文主要是针对停车场大小面积一定的情况下,合理利用停车场的有限空间尽可能多的停放车辆。
本模型先求的最佳停车角度,再进行停车场车位的合理分配。
根据模型,发现,当停车位与通道夹角69.94θ=︒ 时,可以使该停车场停放车辆达到最多。
关键词:泊车位设计;停车角度一、 问题重述由于城市泊车空间有限,因此合理地利用有现空间泊尽可能多的车辆,将有效缓解城市泊车困难。
如果将泊车位按照与停车线构成直角的方向设计,虽然能够在停车场内停放车辆达到最多,但按照这种方式停车实际上是有很大困难的,为了减少因停车造成意外损失的可能性,我们将研究出最佳停车角θ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。
图1某地面停车场规模示意图停车场车辆出入口二、合理假设与变量约定2.1合理假设1.进入停车场的车型只考虑小型车,小型车的详细指标参见名词解释2.假设每辆车都能按照规定停车3.每辆车的大小结构都是一样的4.每一位司机的驾驶能力都是一样的2.2、变量说明序号符号符号说明1A 每辆小汽车需要的面积2 停车位置的角度3 a 停车车位的宽度4 B 停车车位的长度5 X 车辆调整所需路面宽度三、模型建立与模型求解5.1 停车场泊车位规划模型5.1.1 单辆车停车位最佳角度LWR上图中,小轿车是自东向西行驶逆时针转角度驶入车位的。
小轿车具体驶入车位的情况,见下图,其中C 1为最小转弯半径,R 为通道的最小宽度。
我们假定小轿车的最外端在半径为C 1的原周上行驶,且此时轿车的最内端在半径为C 2的原周上随之移动,然后以角度进入停车位,所以通道的最小宽度12cos R C C θ=-每辆车均以角度停放,用W 表示小轿车停车位的宽度,L 表示停车位的长度(这里L 的最上方并没有渠道最下端,是考虑到车身以外的区域可以留给对面停车位使用),L 0表示停车位末端的距离,易知他们分别是停车角的函数,且有:absin θ(2b+acot θ)I/2 I/2θ这符合我们原来的假定。
停车场停车位的优化设计【摘要】停车位是城市停车场中最重要的资源之一,其合理规划和设计对于提高停车效率和优化停车体验具有重要意义。
本文将围绕停车场停车位的优化设计展开讨论,包括停车位规划原则、停车位布局设计、停车位管理策略、停车位智能化改造以及停车位利用率优化等内容。
通过分析不同停车位设计方案的优劣,探讨如何在有限空间内最大限度地提高停车位利用率和便捷性。
本文还将强调停车位优化设计的重要性并展望未来发展趋势,提出建议和展望。
通过本文的研究,将为城市停车场的规划和设计提供一定的参考和指导,为改善城市停车问题、缓解交通拥堵问题作出积极贡献。
【关键词】停车位规划、停车位布局、停车位管理、停车位智能化、停车位利用率、停车位优化设计、停车位的重要性、未来发展趋势、建议和展望1. 引言1.1 背景介绍停车位是现代城市发展中不可或缺的基础设施之一,随着城市化进程的加快和车辆拥有量的增加,停车位的需求愈发迫切。
传统的停车位设计和管理方式往往存在着诸多问题,如停车位使用率低、停车位利用效率低等。
对停车位进行优化设计成为当前亟需解决的问题之一。
随着信息技术的快速发展,停车位的优化设计也逐渐进入智能化时代。
通过科学合理的规划原则和布局设计,结合先进的管理策略和智能化改造技术,可以有效提升停车位的利用率,提高城市停车位资源的利用效率,缓解城市停车难题,改善城市交通拥堵状况。
本文将从停车位规划原则、停车位布局设计、停车位管理策略、停车位智能化改造以及停车位利用率优化等方面进行探讨,旨在探讨如何通过优化设计来提升停车场停车位的使用效率,并对停车位优化设计的重要性进行分析,展望未来停车位优化设计的发展趋势,提出建议和展望。
完。
1.2 研究意义停车位优化设计是停车场管理中的重要内容,对于提高停车位利用率、缓解停车难题、优化停车场运营效率具有重要意义。
在城市化进程快速发展的今天,停车位资源日益紧张,停车位的合理规划和设计是解决停车难题的关键。
医院停车场规划问题摘要本题是个优化设计问题,通过合理设计停车场的停车方式和通道大小使得停车场在有限的区域下能停放的下更多的车辆,为医院患者解决停车难的问题。
针对于问题1,由于该医院挂号是从7:30开始,但8:00之后医生才开始门诊,每个患者平均门诊时间为1小时30分钟。
所以在7:30-8:00之间来的患者要到9:30才能离开医院,而在8:00之后来的患者只需门诊1小时30分钟就可离开医院。
于是,可通过用Excel表对表1数据进行处理和分析,以每五分钟为单位,统计此时停车场停放的车辆数。
因此,根据统计结果可知在周二9:30这个时刻医院的车辆数最多为229辆。
所以,医院至少需要有229个车位才能够使得每一位患者的车到停车场就有车位停车。
对于问题2,对于问题3,根据问题1结果可知医院至少要有229个车位才能使患者车到就有车位停车,而由问题2的结果可知,新建的停车场最多只有162个停车位,远远不能满足实际需要。
所以问题可转化为从政府部门、医院以及患者的角度提出一些可行性的建议来解决这个问题。
政府部门可以从建设新的停车场,开设便利的公交路线等方法来解决这一问题;医院可以通过合理利用医院内部的土地,为医护人员的上班提供便利等方法老解决这一问题;患者可以有意识的不占用停车位,按规定停车,尽可能的乘坐公交车或出租车来医院就诊。
关键词:一、问题重述问题背景:随着现代技术的发展,人民生活条件的不断改善,小轿车的普及率越来越高. 患者自己开车到医院看病的情况也越来越普遍. 然而, 福州市的医院普遍存在停车位不足, 患者停车难的问题.某医院原有若干个停车位, 零散分布于院内建筑楼房四周以及道路两侧. 现医院经重新规划整合,拆除部分旧楼,在门诊大楼旁整出一个长方形地块(见附录一),准备建公用停车场,用于患者停放小轿车.该医院8:00开始门诊, 挂号从7:30开始, 每个患者平均门诊时间1小时30分钟(包括候诊、问诊、缴费和取药). 表1(见附录二)是某一周每天从7:30-11:30每5分钟统计的到达车辆数据。
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:XOX,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。