建筑给排水设计中的排队问题.pdf

第 3 8卷 第 6期 2 0 1 1年 6月 建筑技术开发 Bui l di n g Te c h n i q ue De v e l o pme nt Vo 1 38， No 6 J u n 2 0 1 1 建 筑给排水设 计 中的排队 问题 易 中袁承志 ( 北 京交通 大 学建 筑与 艺术 系 ， 北京 1 0 0 0 4 4 ) 文摘 在 日常生活中经常遇到排 队情况 ， 如上 、 下公 交车出现 的有形 排队 ， 如多人 同时拨 打一个 电话号码 因占线导 致电话忙 音出现 的隐形排队 。由于无论是有 形排 队还是 隐形排 队， 都会影响人们 的生 活质量和工作效率 ， 因 此科技工作者关注各种各样的排队问题 ； 研究排 队现象 的科学理 论就是排 队论。尝试将排 队论 用于建筑 给 排水设计 。 关键 词 排 队论 ； 建筑给排水 ； 设计 中图分类号 T U 9 9 2 0 2 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 - 5 2 3 X( 2 0 1 1 ) 0 6 - 0 0 7 3 - 0 2 在 日常生活 中经 常 遇 到排 队 情况 ， 如 上 、 下 公 交 车 出 现 的有形排 队 ， 如 多人 同 时拨 打 一 个 电 话 号 码 因 占线 导 致 电 话 忙 音 出 现 的 隐 形 排 队 。 由 于 无 论 是 有 形 排 队 还 是 隐形排 队 ， 都会 影 响人 们 的生 活 质量 和 工 作效 率 ， 因此 科 技工作 者关 注各种 各样 的排 队 问题 。研 究排 队 现象 的科 学理论 就是 数学 中 的排 队论 ， 是 研究 随机 聚散 现 象 的理 论 ； 排 队论 在工 业 生 产 、 服 务 行 业 、 城 市规 划 等 领 域 有 广 泛 的 应 用 。 排队论 中的人称作“ 顾客” 、 为人提供服务的设施称作 “ 服 务 机 构 ” ； 而排 队 论 中的 “ 顾 客 ” 和 “服 务 机 构 ”既可 以 是 人 也 可以是物 ， 并且“ 顾客” 、 “ 服务机构” 产 生的数量具有随机性 ， 故此排 队论又称为随机服务系统； 排队模式如图 1 所示 。 排队论 中的“ 顾客 ” 和 “ 服务 机构 ” 的地位是 相对 的 ， 在 一 定条件下可 以相 互转 化。排队论 中服务 系统 的工作质 量 指的是服务机构 的利 用率 、 顾客排 队的平均 长度 、 顾 客排 队 的平均等待时间等等。 c ：H o 叫 J v u u 0 图 1 排队模式 1给 排水 设 计 中排 队模 型 1 1 机 理 排 队类型的通用表示 法为 ， 其 中表 示输 人流的分布类型 、 表 示服 务时 间的分布类 型 、 表示 服务 设备的台数 、 表示 允许 排 队的长 度； 例如 M M m m 表示 顾客流服从泊松分 布、 服务 时间服从负指 数分布 、 有 m 台服 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 31 5 作者简介： 易 中( 1 9 5 9 ) ， 男 ， 湖南人 ， 毕业于清华大学 ， 硕士 ， 工程师。 务设备 、 最大排 队容量为 m 的损失制排队系统。所谓损失制 是指 当顾客到达时 ， 如果所 有服务 设备被 占用 ， 那么顾 客立 即离开 ， 永 不返 回； 这 是对 实际情况 的近似 描述。在损失 制 排 队系统 中。 1 ) 服务 系统 内有 k个服务 设备 被 占用 的概 率 P ( 吉 ) = 争 ，式 中 通 行 率 p = 丢 表 示 顾 客 到 达 率 ( 人 口 率 ) 与顾客被服务率( 出 口率) 之 比； 2 ) 所 有 服 务 设 备 空 闲 的 概 率 P 。 = ( 翁 ) ， 式 中 为服务设备总数 ； 3 )顾 客 因 服 务 设 备 均 被 占 用 而 离 去 的 概 率P P 一 ! 一 m m 1 4)服 务 设 备 利 用 率 为 ， 式 中E 】= k =l 一 D (k一 1)! 。 1 2 算 例 考虑一个 中等 规模 的 自选 商 场的 公共 卫生 间 的设 计。 按 照相应 的给排水设计规范 ， 计算管段污水设 计秒流量公式 为q =q P b ， 这里q 表 示同 类型的 一个卫生器具的排 水量 ； 表示同类型卫生器具 的数量 ； b表示 卫生器具 同时 排水百分数。其中具有 排队 意义 的变量是 n 。， 在 给排水 设 计规范 中的 n 。 值是根据多年的经验 给出 ， 缺乏 科学 的分析 对于男卫生 间的小 便器 ， 调查 表明每 1 0 mi n约 1 5个上 卫生 间小便 ， 即人 口率 A =1 5 人 1 0 m i n=1 5人 m i n； 每个人 平均小便 时间 约 2分 钟 ， 即 出 12 1 率 肛 = 1 人 2 mi n=0 5 人 mi n； z ,z -。 率 p= = ：3。进一步计 算 “ 顾 n U j 客” 损失大小 ， 若要求 P 4 0 ， 则 73 第 6期 易 中， 等： 建筑给排 水设计 中的排 队问题 第 3 8卷 P = s ( 蔷 + 昔 + 薯 + 一 D 4 推出 n=3， 此 时的实际“ 顾客” 损失大小为 它表示 到男卫生 间的 1 0 0人 中有 约 3 5人 转身 离去 ； 关 于三个小便器都 “ 空闲” 的概率 ， = ( 筹 + 蔷 + 薯 + 著 ) ： 0 0 7 6 9 而平均“ 工作” 的小便器为 E = o o ， 6 9 ( 蔷 + 昔 + ) = z 小便器的利用率为 ： ：0 7 3 3。计算结果表 明服务设备 的利 用率 达 7 3 3 ， 而 “ 顾 客 ” 的损 失 率也 有 3 4 6 ， 似乎可 以改进 。 当取 ， l：4时 P ：o 1 5 4 5 8 、 P 。：o o 4 5 8 、 ： 0 1 0 8 8； 表明“ 顾客 ” 损失 率为 1 5 4 、 小便 器 “ 空 闲” 率 为 4 5 8 、 “ 服务设备” 利用 率为 1 0 8 8 。尽管增 加了一个小 便器 ， 方便 了使用 ， 但是 服务设备 的利用率 大大降低 ， 这是 一 种浪费 。通过调整 A、 i , 大小 ， 同样方法可用于女卫生 间卫生 器具 的确定 ， 从而确定整个卫 生间各种卫生器具的数量。 1 3讨 论 利用排 队论方法分析给排水设计中的问题 ， 关键点有两 个 ： 一个是调查统计 数据 A、 等 的准确性 ， 一个 是排 队类型 的选择 。排 队类型的选择取决于实际的问题 ； 排 队类 型除上 述 的损失型外 ， 还包 括等待型 、 混合型等类型 。 等待型排 队系统 是指顾 客到达 后 ， 排 队等候 服务 ， 而非 转身离 去； 混合型排 队系统是指 顾客 到达后 ， 根据 已有顾客 排队队长长度 ， 判断是 否超 出 自己的心理忍耐 限度 ， 从而确 定是否参加排 队 ， 等候服务。 例如 ， 公共浴室给排水设计 中的淋 浴喷 头数 量和存衣箱 数量的确定 问题 ， 对淋浴 喷头 的数量 ， 应采用 等待型 排队系 统 ， 对存衣箱 的数量 ， 应采用混合型排队系统。当然 ， 还可 以 讨论降低顾 客损失率和提高服务设备利用 率之 间的某种“ 平 衡” 关系 ， 也就是进行最优化设计。 、 2结 语 排队论属于运筹学的范畴。排队论不仅可 以用于建筑 给 排水设计 中而且可 以用于所有存在排 队问题 的建筑设计 、 建 筑施工领域 ； 尽管处理的单体建筑涉及的问题 可能很小 ， 但 是 对于不计其数的公共建筑而言 ， 对应 的服务设 备数 量将很大 ； 而服务设备又与物质 、 能量的消耗等 问题密切相关。故 而， 充 分 、 自觉地 运用 各种科学方法于建筑设计中符合绿色建筑的 设计理念 ， 符合“ 低碳 节能 环保 生态” 的基本 国策。 参考文献 唐应辉 ， 排队论 ， 北京 ， 科学出版社， 2 0 0 6 ( 上 接 第 5 1页 ) 用 ， 特别是合理安排大型设备进出场时 间以降低 费用 。在 施 工过程 中， 每天做详 细台班 记录 ， 对于发 生发包人 方或其他 外界非合 同因素迫 使机 械不 能正 常运 行使用 ， 如现 场停 电 等 ， 应在当天同发包人办好现场签证手续 。月末实 际使用 台 班同控制 台班的绝对 数进行对 经 ， 将 量差 分析发生 的原 因。 对 自有 或融资租赁 的设 备 ， 更应作好 日常 台班记 录， 注意 日 常维护延长使用寿命 ， 提 高设 备利用 率 ， 保证每 天满负荷 运 转 ， 少作无作功。 1 5对设 计 变更 和 工 程 签证 的 管理 在施工过程 中， 时常会遇到一些原设计未预料 的实际情 况或发包人单位提 出要求改 变某些 施工做法 、 材料 代用等 ， 引起设计变更 ； 同样对施工 图以外 的内容及停水 、 停 电， 或 因 材料供应不及时造成停工 、 窝工等都需要输 工程签证 。首先 应有负责现场施工的技术人 员作好工 程量的确认 ， 存 在工程 量清单不包括的施工内容应 及时通知 技术人员 ， 将需 要输工 程签证的内容落实清楚 ； 其次预算人员审核变更 或签证签字 内容是否清楚完整 、 手续是否齐全 。在投标 时的报价是建立 在既定的施 工方案基础上 。最后 ， 施工方案 的改变更是对工 程量清单造 价的修正 。 造价人员应及时地编 制变更及签证后 的变动价值 ， 反映工 程真实造价构成。 1 6其他 费用的管理 除了人工费 、 材 料费 和机械费 以外 ， 施 工过程 中需要 控 制的费用还有管理 费用 、 临设费 、 税 金 、 保险费 。这部分费用 有中标后 以后就成为 既定 的数 ， 因此 ， 在施工过 程 中应 注意 的是 ： 节约管理 费用是重点 ， 制定 切实的预算执行审批 手续 ； 7 4 提高管理人员的综合素质作到高效 精干 ， 提倡 一专多能。对 办公费用 的管理 ， 从 节约一 张纸 、 减少 每次通话 时间等方 面 着手 ， 精打细算 ， 控制费用 支出。 2注意问题 采用 不平衡报 价法时也 应该注意单价 的不平衡要 有适 当的尺度 。当报价清单 中大部 分单价 成倍或数 倍地偏 离了 市场价格时 ， 或者是不平 衡 的比例分 配得 过分悬 殊 ， 使 得早 期 工作 内容 的单价 明显不合理 ， 发包人 就可能要求承包人就 此 提供单价分析及计 算依 据 ， 甚 至会判 为废标 ， 承包人 反倒 会 弄巧成拙 。进行工程设标报价时 ， 不能盲 目对着工程量清 单进行报价 ， 而应该 是对 整个工程 的施 工组 织设 计作了深刻 的熟悉 和理解 、 对工程 量进行 复核 以后 ， 结 合本企业 的实际 情况 ， 采用一定的方法和技巧进行报价 。 3结 论 长期以来 ， 我国发 承包计价 、 定价 以工程 预算定 额作为 主要依据。定额中人 、 材 、 机的消耗量是根据 国家有关规范 、 标准以及社 会的平均水 平确定 的 ， 不 能反映 的实 际消耗量 ， 不能全面体现企业技 术装备水平 、 管理水平和 劳动效率 。因 此 ， 编制切实可行 的企业定额已经迫在眉睫 。 实施工程量清单 报价后 ， 工程投标要采用不平衡报 价待 方法 ， 尽量使承包人在 中标以后尽可能早地收回资金， 尽可能 多地收 回资金。工程施工阶段要根据最优化的施工方案对人 工 、 材料和机械等做好严格管理 ， 同时做好设计变更、 施工条件 变化 、 工程外界因素影响等 的记录和确认工作管理。在工程竣 工结算阶段， 要根据前期的记录并确认的与合 同不一致 的条款 进行索赔。总结起来就是“ 早拿钱， 多拿钱 ， 管好钱 ， 索赔钱” 。