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1、垃圾分類(lèi)與清運(yùn)路線046隊(duì)王天成代川李黎【摘要】本文研究了深圳市南山區(qū)垃圾分類(lèi)處理清運(yùn)方案設(shè)計(jì)問(wèn)題,首先確定了路網(wǎng)的長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)運(yùn)站的坐標(biāo),然后運(yùn)用優(yōu)化理論,建立了以總收益最大為目標(biāo)的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型,解得了大小型廚余設(shè)備的分布位置,之后又放寬條件,通過(guò)對(duì)區(qū)域劃分,在區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),最終設(shè)計(jì)了區(qū)域內(nèi)部大小廚余設(shè)備的分布位置和清運(yùn)流程。本文所作工作如下:對(duì)于問(wèn)題一,我們通過(guò)采用photoshop對(duì)選取出主要的道路網(wǎng),并且標(biāo)示出38個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站在圖上的位置,再導(dǎo)入matlab中抓取每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),我們處理后的38個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的圖片的像素大小為42782989,之后通過(guò)像素與實(shí)際大小的比例尺,圖上大
2、小與實(shí)際大小的比例尺進(jìn)行換算,得到了38個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的坐標(biāo);而后采用物流理論中的折線距離近似求得兩點(diǎn)間的距離,得到路網(wǎng)的長(zhǎng)度。對(duì)于問(wèn)題二,我們建立了以總收益為最大目標(biāo)的混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型,決策變量是每個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站上建立的大小設(shè)備數(shù)量,以及轉(zhuǎn)運(yùn)站之間的廚余垃圾運(yùn)輸量,約束條件是:每個(gè)大小設(shè)備點(diǎn)接收到得廚余垃圾量等于所有轉(zhuǎn)運(yùn)到該點(diǎn)的垃圾量;運(yùn)到設(shè)備點(diǎn)的垃圾量小于等于廚余設(shè)備的處理能力;所有的大小設(shè)備的處理量等于所有的處于垃圾量等等約束;最后通過(guò)lingo程序解得一共需要建立3個(gè)大型廚余設(shè)備,883個(gè)小型廚余設(shè)備,一年內(nèi)最大總收益為17659200元。對(duì)于問(wèn)題三,由于大小型設(shè)備可以建在任何位置,因此,
3、我們首先對(duì)全圖進(jìn)行區(qū)域劃分,然后再對(duì)區(qū)域內(nèi)部進(jìn)行優(yōu)化處理。根據(jù)最小權(quán)距離和每個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的相對(duì)位置,我們把圖劃分成5個(gè)區(qū)域,然后設(shè)定了每個(gè)區(qū)域選擇大小設(shè)備的依據(jù),最終區(qū)域一建立了86個(gè)小型設(shè)備,區(qū)域二建立了143個(gè)小型設(shè)備,區(qū)域三建立了一個(gè)大型設(shè)備,區(qū)域四建立了一個(gè)大型設(shè)備,區(qū)域五建立了134個(gè)小型設(shè)備。對(duì)于區(qū)域一、二、五,設(shè)備建立的位置均在每個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站,區(qū)域三建立的坐標(biāo)位于(63.12485612,80.57257473),區(qū)域四建立的設(shè)備的坐標(biāo)位于(69.22648645,89.70383945),與15號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站涌下村站重合。對(duì)于其他問(wèn)題,由于我們沒(méi)能在短時(shí)間內(nèi)找到所有小區(qū)在圖上的分布及其人數(shù)
4、統(tǒng)計(jì),因此沒(méi)能完成后面的問(wèn)題。【關(guān)鍵詞】:垃圾清運(yùn)方案設(shè)備選址混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型lingo求解第一部分問(wèn)題重述(略)第二部分條件假設(shè)由于本題是一個(gè)大型的實(shí)際問(wèn)題,所以,為了簡(jiǎn)化建模過(guò)程,我們做如下假設(shè):(1)南山區(qū)人口分為不同部分,假設(shè)每部分人口固定,每天產(chǎn)生垃圾量固定;(2)假設(shè)各小區(qū)清運(yùn)站的垃圾都必須在當(dāng)天清理完畢,并且清運(yùn)站的垃圾不論早晚只被收集一次;(3)不考慮運(yùn)輸車(chē)在行駛過(guò)程中出現(xiàn)的塞車(chē)、拋錨等耽誤時(shí)間的情況;(4)不允許運(yùn)輸車(chē)有超載現(xiàn)象;(5)結(jié)合到實(shí)際生活中,假設(shè)70#汽油的價(jià)格為每升4.12元。(6)為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益最大化,我們假設(shè)廚余垃圾處理后的價(jià)格為1500元每噸。(
5、7)為了考慮建立大小廚余設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益,因此我們假設(shè)在一年之內(nèi)考察。一年按照12各月,365天計(jì)算。(8)由于小型廚余設(shè)備的日處理能力為200-300公斤,我們的模型中取300公斤,使得設(shè)備充分利用。第三部分符號(hào)變量符號(hào)變量表示在第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站建立a個(gè)大型廚余設(shè)備表示在第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站建立b個(gè)小型廚余設(shè)備表示第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的廚余垃圾量表示第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站上大設(shè)備處理的廚余垃圾量表示第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站上小設(shè)備處理的廚余垃圾量表示第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站運(yùn)到第j個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的廚余垃圾量表示第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站運(yùn)到第j個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的趟數(shù)表示第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站與第j個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的最短距離表示第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的橫坐標(biāo)表示第i個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的縱坐標(biāo)表示總收益表示廚余垃
6、圾處理后的經(jīng)濟(jì)收益表示建設(shè)大小型設(shè)備的固定資產(chǎn)投資費(fèi)用表示大小型廚余設(shè)備的運(yùn)輸費(fèi)用表示大小型廚余設(shè)備的運(yùn)行成本表示第s個(gè)區(qū)域的權(quán)距離表示第s個(gè)區(qū)域的設(shè)備設(shè)立點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示第s個(gè)區(qū)域的設(shè)備設(shè)立點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示第s個(gè)區(qū)域的轉(zhuǎn)運(yùn)站個(gè)數(shù)第四部分問(wèn)題分析(一)問(wèn)題一的分析對(duì)于問(wèn)題一,我們做如下考慮:主要是確定38個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站的坐標(biāo)及整個(gè)南山區(qū)的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖,并且計(jì)算出轉(zhuǎn)運(yùn)站之間的距離。但是由于實(shí)際問(wèn)題中的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的,因此,如何計(jì)算站點(diǎn)之間的距離,使得誤差最小,實(shí)際上,可以通過(guò)google地圖等方式確定兩點(diǎn)之間的最短距離,但是顯然這種方法太復(fù)雜,因此,我們引用了物流理論中的折現(xiàn)距離計(jì)算方法,近似求得了兩
7、點(diǎn)之間的距離,而對(duì)于路網(wǎng),我們采用photoshop摳圖技術(shù),把主要的路網(wǎng)扣出。(四)問(wèn)題二的分析對(duì)于問(wèn)題二,我們的任務(wù)是在38個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)站中去確定大小廚余設(shè)備的建設(shè)點(diǎn),目標(biāo)是使得總的經(jīng)濟(jì)收益最大,約束條件是必須把轉(zhuǎn)運(yùn)站中的垃圾清運(yùn)完,轉(zhuǎn)運(yùn)的垃圾等于大小設(shè)備處理的垃圾量。(五)問(wèn)題三的分析問(wèn)題二是在轉(zhuǎn)運(yùn)站上確定大小廚余設(shè)備的位置,問(wèn)題三是可以使得大小設(shè)備位于圖中的任何一個(gè)位置,因此,我們結(jié)合實(shí)際,首先想到對(duì)全圖進(jìn)