基于Arena的生活垃圾收集过程仿真研究

摘要

生活垃圾收集过程是整个固体废物管理系统中关键的一环，其费用占整个系统费用的一半以上。收集过程存在众多决策变量，重要的包括收集方式，收集频率和时间，收集车辆的选择，劳动定员，收集路线的设计等。评价收集过程的最基本的指标是收集作业用时，用时多少决定了系统的运行费用。在设计一个废物收集系统时，需要根据实际情况选择变量的取值，同时需要评估不同的设计方案如何影响系统的性能。 国外对收集过程的优化做了大量的研究。众多研究中解析方法应用最多。国内的研究更多地着眼于收集运输的整体过程，大多数优化研究是针对转运设施的选址、设计，以及运输路线的优化。 本论文尝试将仿真的方法应用于废物收集系统的设计、评估，取材于某城镇的环境卫生规划。 本次研究首先分析该收集系统，明确作业流程和决策变量，建立其逻辑模型；然后应用离散事件动态仿真的方法论来描述研究对象，将逻辑模型转换为仿真模型，具体从系统实体及其属性、系统变量、计算表达式、物理站点、服务资源及其状态、序列、各类集合、距离等方面来描述；最后在仿真软件Arena的环境下实现该模型。由于研究对象是规划设计中的系统，缺少实际数据进行完整的有效性验证，因此建立的仿真模型只能通过工程设计的经验值进行初步的检验。本文将验证过程与后续的仿真实验结合起来。在仿真模型经过初步的检验之后，设计了6个基本的运行情景来进行系统实验。前4个情景用于观察系统在一般季节和高峰季节期间、在一年之内和常年运行的作业用时，包括每日作业总用时、收集车作业用时、收集路线用时，转运站队列长度及等待时间，转运设施利用率等三个方面的性能参数；后2个情景着重观察一天之内转运站队列的变化和机动车到达时间间隔规律。仿真结果表明，该模型输出的系统性能评估值大多在工程设计的经验范围之内，该模型可以在一定程度上反映出真实系统的运行情况。 本次研究最后归纳的结论是：仿真在生活垃圾收集系统(或者更广泛的固体废物管理系统)规划、设计、运营中应用可以归纳为如下几个方面。 (1)在仿真研究中，对收集系统所做的系统分析有助于更深入地了解系统组成、工作流程，各环节之间、各决策变量之间的相互联系，由此获取的知识有助于改进、优化收集系统。 (2)通过模拟系统实际运行，分析、评价、比较各种收集系统设计方案，验证解析方法的求解结果，同时可以将系统运行过程可视化，提供直接观察系统运行情况的机会。 (3)在收集／管理系统尚未建立之前，或者在决定改变已有系统之前，模拟系统运行，分析研究各种可能出现的情况，预先制定各种对策。相对于实际建设的费用以及因为决策失误所造成的损失来说，这种模拟研究的成本是很低的。 (4)仿真研究所建立的模型还可以作为可视化工具用于固体废物管理系统的管理者和相关人员的培训学习。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1概述

1.2研究背景

1.3研究内容和意义

第2章仿真理论与方法

2.1仿真概述

2.2离散事件动态仿真的原理

2.3仿真工具

第3章仿真研究过程

3.1研究对象概述

3.2基本假设

3.3逻辑结构

3.4仿真模型的描述

3.5仿真模型的实现

3.6仿真模型的检验和验证

第4章仿真实验

4.1仿真运行情景

4.2仿真实验结果分析

4.3结果讨论

第5章结语

5.1研究结论

5.2进一步研究的方向

参考文献

附录 收集路线的构造算法

后 记