道路改造项目中碎石运输的设计-.doc

徐州工程学院数理学院案例分析报告课程名称 运筹学及应用 案例分析题目 道路改造项目中碎石运输的设计 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 成绩等级 2013年 11月24日17- 17 -目 录小组成员分工1一问题描述2二问题分析3三模型建立4四模型求解与程序设计4五结果分析11 小组人员详细分工学号姓名具体分工 分析案例建立模型 上机运行 检验运行结果，纠错 排版与打印一问题描述在平原地区进行一项道路改造项目，点A、B间建一条长200km，宽15m,厚为0.5m直线型公路。从坐标、两个采石点运碎石，成本为60元每立方米。为了运碎石，需铺设临时道路（宽为4m,厚度为0.1m），而在A、B间原有的道路可以利用，设运费20元（每1立方米碎石运1km）。与此同时在此地区有一条河可以利用水路运输，运费为:顺流时6元，逆流时10元（每1立方米碎石运1km）,若要利用水路运输，还需要在装卸处建临时码头，费用为每一个10万元。河流的流向可近似为抛物线，建立如图所示的直角坐标系：A(0,100),B(200,100),(20,120), (180,157)。河与AB交点为m4(50,100)(m4处原来有桥可以利用)。河流流向为：m1m7上游：m1(0,120) m2(18,116) m3(42,108) m4(50,100)下游：m4(50,100) m5(74,80) m6(104,70) m7(200,50)其它条件：1.由于桥的造价很高，因此不考虑运输石料造临时桥。2.此地区没有其它可以借用的道路。 为了使总费用最少，如何铺设临时道路（要具体线路图）：是否需要建临时 码头，都在何处建：从，所取的碎石量各是多少；给出方案和总费用。二问题分析碎石运输的设计属于多目标方案规划的内容，根据建造临时公路，修建码头，陆路运输，水路运输等产生的费用，综合考虑，设计了两种不同的方案。1.陆路运输 。 2.水路与陆路相结合的运输 。此工程项目花费较多的是碎石的运输，而水路运输相对于陆路运输是很经济划算的。由于只进行水路运输是无法完成目的，因此建造临时码头，进行水路与陆路相结合的运输是相对比较可行的。根据, 两区试点的位置不同，以及河流的流向，规划出了修建码头的具体个数以及, 两点的各个取石量，并且拟划出了运行线路，尽量贴近现实。平原地区道路改造项目中的碎石运输的设计，是在某些工程项目中解决一些具体的实际问题，属于线性规划类数学模型。首先，我们根据题目中的一些条件设计了陆路运输，水路与陆路相结合这两种不同的具体方案。通过根据题目给出的条件，在保证提出的各个方案取得最低总造价的前提下，模拟出碎石运输设计的路线，进而得到方案的具体实行内容。具体如下：方案一：陆路运输：第一种情况，只从点取碎石。 第二种情况，只从点取碎石。 第三种情况，分别从，两点取碎石。方案二：水路与陆路相结合运输： 第一种情况，在河流上游建两个码头，并从，同时两点取碎石。第二种情况，在河流上游建三个码头，并从，同时两点取碎石。推广：在河流上建更多的码头，并从,同时两点取碎石。然后，通过建立数学模型，利用运筹学，线性规划，最优化等数学理论知识对各种运输情况进行分析，并运用matlab仿真，lingo等软件运行程序找到最优解。最后，通过比较，分析所有情况下的最低总造价，进而得到最佳方案和最低总造价。最佳方案为建造三个码头。得出一组最优解，其工程总造价为:17.62621亿元。从点的取石量为:989827.5从点的取石量为:510172.5三模型建立1.不考虑环境因素等（天气，设备损坏）带来经济损失。2.不考虑汽车运输返回（空载）产生的费用，水路船舶运输，陆路汽车运输道路是畅通的且保证足够的石料供给。3.实际修建的道路可以完全按照设计的道路修建，无需绕道。4.河流上下游都近似为抛物线，处理数据按抛物线计算。5.河岸宽度足够同时建两个码头，且两个码头之间渡河费用可忽略不计。6.道路修建完之后可直接投入使用。四模型求解与程序设计符号说明：(,100) 代表从S1处取石运到指定位置的公路修建点。(,100) 代表从S2处取石运到指定位置的公路修建点。(a,b) 代表码头1所建设的位置。(c,d) 代表码头2所建设的位置。(e,f) 代表码头3所建设的位置。(g,h) 代表码头4所建设的位置。O(,100) 代表分别从A1,A2两处修建的公共分界点。 代表1公里临时公路所需的石料费用 代表1公里公路所需的石料费用 代表一个码头所需要的费用 代表公路运费 代表顺流时水路运费 代表逆流时水路运费 代表1公里临时公路所需的碎石体积 代表1公里公路所需的碎石体积 代表i，j两点间的路程建立如图所示的直角坐标系，AB为所要改造的公路。河流上游可以看成抛物线，经过拟合得到的抛物线方程为：河流下游也可以看成抛物线，经过拟合得到的抛物线方程为：求解：根据题目中所给的条件，可以得出：元元元元元元方案一：第一种情况，陆路运输仅从点取石，结果如下：临时公路的修建费用为:公路所需碎石的运输费用为：修建正式公路所需的碎石费用为：修建的总费用为：利用Lingo求解得到总费用为28.85964亿元。第二种情况：同理若只从点取石，费用为38.25074亿元。第三种情况：若从,两点取石，如图所示：图11求解：从到所需修建的临时公路的费用为：从到所需修建的临时公路的费用为：建造正式公路所需的碎石的费用为：修建公路所需碎石的运输费用为： 修建的总费用为：运用LINGO软件程序得出结果,总造价为:21.3195亿元。点坐标为(30.65882,100)，点坐标为(167.6357,100)，O点的坐标为：（116.9786，100）此时从点的取石量为:886391.2，从点的取石量为：646004.2。显然从,两点一起取石其造价会降低很多。所以此方案为方案一中的最优解。方案二：水路与陆路相结合运输第一种情况，在河流中建两个码头，如图所示：图21设想：修建两个码头，从理论上来说，这两个码头均应在河流上游处，为了减少修建临时公路的费用，第二个码头应修建在点m4（50,100）处。求解: 如图21中从到码头修建的临时公路的费用为：从码头到公路修建的临时公路的费用为：从到公路上修建的临时公路的费用为：正式公路修建所需的运输费用为：运用LINGO软件程序得出结果,总造价为:18.53726亿元。从点的取石量为: 992882.3从点的取石量为：532070.9此时点的坐标为（20.193,115.442），点的坐标为（50,100）（与m4重合，设想成立），点与重合。点的坐标为（171.228，100）O点的坐标为（132.133,100）与方案一相比之下，水路与陆路运输相结合，其造价又会降低很多。第二种情况：在河流中建三个码头，如图所示：图31求解:从到码头修建的临时公路的费用为：从码头到公路修建的临时公路的费用为：从到公路上修建的临时公路的费用为：从码头到公路修建的临时公路的费用为：正式公路修建所需的运输费用为： 运用LINGO软件程序得出结果,总造价为:17.62621亿元。从点的取石量为:989827.5从点的取石量为:510172.5此时点的坐标为（20.0268,115.485），点的坐标为（20.2658,115.485）, 点的坐标为（50，100）。点的坐标为（50.100，）点的坐标为（171.34，100）O点的坐标为（131.977,100）, 点的坐标为（50,100）与两个码头相比，建三个码头的总造价会更低一些。五 结果分析 推广：从上述模型中可以看出，当码头数逐渐增加时，改建公路时所欲要的资金数就会越少，修建一个码头10万元，相比修建一条临时公路所需的费用少很多，而且修建码头后再修建临时公路，比之只修建临时公路时公路运输距离和运输量都有大量的减少，虽然沿河建造一定数量的码头会使临时公路的数量和长度增加，但是却有效的减少了资金的消耗，所以码头的建造尽可能多，可惜的是，我们并没有求出最小的方案，但是我们不排除当码头建造过多时会造成不必要的时间和劳动力的消耗，反而会浪费时间和劳动力。最优解：通过建造三个码头我们得出一个最优解，总费用为：17.62621亿元，从点的取石量为:989827.5从点的取石量为:510172.5。具体线路图草图如下图所示：以上模型只考虑了修建临时码头使得总费用最低，但是没有考虑到岔路的情况（从码头到AB公路和从点到AB公路都可能会存在岔道），但是由于时间不够充裕无法对其进行更加具体的计算，只能够粗略的分析。修建岔道可以减少费用是由于岔道缩短了运输距离，距离减少了同时引起了单位距离上运输量的减少，因此，岔路越大越明显，同时如果支路较长使得费用减少明显，而岔道对于较短的支路作用就相对较小。由于水路运输与陆路运输相比运费会少很多，从点出发到之后，只用水路运输碎石，而对于在点考虑通过修建更多的临时公路来缩短运输的距离，进而减少碎石运输的实际费用。但是如果临时公路修建的过多，又会增加一定的造价，同时也会造成资源的浪费。我们给出了两个可行性方案。可行性方案一：如图所示，直接从点出发，修建两条临时公路到直线AB段的点，这样可以分别从两条临时公路出发进行工程建设。可行性方案二:如图所示，从点取石修建临时公路到点，再分出两个岔道，再修建临时公路到，处。这样可以分别从，处同时修建公路，在实际上也能够缩短施工的进程。由于上述我们给了两个可行性方案，主要是通过增加临时公路来缩短实际运输的距离，进而减少运输碎石产生的费用。附录A：指导教师评语及成绩指导教师评语：成绩评定： 指导教师： 日 期： 1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. 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