渣土车管理数学模型的原理

来源：职称阁分类：教育论文时间：2018-08-30 11:09热度：

　　这篇论文主要介绍的是渣土车管理数学模型的原理的相关内容，本文作者就是通过对游戏模型的建立等内容做出详细的阐述与介绍，特推荐这篇优秀的论文供相关人士参考。

渣土车管理数学模型的原理

　　关键词:交通拥堵;渣土车违章;交警执法方略

　　引言

　　2015年济南市共有53家运输单位的242辆渣土车辆因超载、野蛮行驶、闯红灯等原因被扣分，其中28辆渣土车被书面警告和摘牌停运整改，108辆渣土车被逐出济南市市渣土运输市场。济南出台渣土车整治令:违规直接取消运输资格。这些都是济南市严整渣土车违规所采取的措施。对于这个问题，通过制作桌游的方式进行模拟，为解决现实问题提供支持与帮助。

　　1游戏模型建立的意义

　　(1)做出一款桌游，能够较真实地模拟渣土车、交警以及交通路网压力。使用较简单的骰子作为价值计数工具，简化了桌游进行中的计算量。设计引入交警和司机对交通压力的影响范围来反映现实中交通拥堵通常区域化增加这一事实。(2)可以对不完整的模型进行定量计算，最后得出一个定性的分析结果，从而验证模型是否与现实贴合，据此分析模型的逻辑合理性，给出用于改善因渣土车造成的交通拥堵状况的长期应对策略以及解决方案。(3)通过多次游戏测试实验，获得较准确的交警和司机的获胜几率，从而得到使交警与渣土车利益平衡的设计，规划出一种利于交通改善的渣土车行动策略。

　　2游戏模型建立与求解

　　2.1游戏设计元素

　　在渣土车路网游戏中，设置三名玩家:一名交警，两名司机;交警执法保证渣土车道路畅通，司机则需尽快通过路网，以免上班迟到。游戏过程中，交警可以选择采取严格执法的策略或非严格执法的策略;司机可以选择守法驾驶的策略或不守法驾驶的策略。本游戏采用回合制。戏采用游戏使用6×6方形格点游戏棋盘作为载体，见图1。司机的起始点位于起始端由开局骰子掷出点数决定的位置，结束点位于结束端由开局另一次掷骰子决定的位置。游戏开始前会掷骰子，将骰子摆在拥堵点上，称为该路口此时的交通拥堵值。符号说明:S0—游戏开始时棋盘上拥堵点数值和;Sn—第n回合棋盘上拥堵点数值之和;△Sn—第n回合棋盘上拥堵点数值之和与初始总拥堵点数的差值;Wp—所有违法司机由于违法被扣除的价值成为社会价值的一部分;W角色—该角色剩余的价值点;W总—社会总价值点;Ceil(函数)—求不小于给定实数的最小整数。

　　2.2游戏原理与逻辑分析

　　(1)司机经过拥堵点时的处理办法若守法驾驶，司机会在拥堵点停留ceil(a2)个回合(ceil(a)指a向上取整);若违章驾驶，司机像通过普通格点一样通过拥堵点，但此拥堵点在经过后拥堵值加3。(2)交警对司机违章的处罚办法若交警为严格执法者，他将抓捕违法驾驶的司机，使该司机的价值点减2，交警因为执法消耗使得自己的价值点减1，违法司机违法驾驶经过的路口拥堵值减3;这样，该拥堵点的拥堵值因为违法司机渣土车驶入而增加3，交警执法后又降低3从而恢复之前的拥堵值。交警的严格执法使自己财富值较少了，但使得社会财富值提升了。若交警为不严格执法者，他将不会抓捕违法驾驶的司机。另外，通过与现实数量级进行简单类比，以交警财富值为参考，即其系数为1，初步设定了Wp、△Sn和S0的系数，这样获得游戏进行中第n回合对应的社会财富值原始计算公式:W总=10Wp(△Sn-0.2Sn)+(W交警1+W交警2)式中:S0—游戏开始时棋盘上拥堵点数值和;Sn—第n回合棋盘上拥堵点数值之和;△Sn—第n回合棋盘上拥堵点数值之和与初始总拥堵点数的差值;Wp—所有违法司机由于违法被扣除的价值成为社会价值的一部分;W角色—该角色剩余的价值点;W总—社会总价值点;Ceil(函数)—求不小于给定实数的最小整数。

　　2.3游戏规则

　　游戏策略可以是游戏之内玩家的策略，也可以是游戏之外的对部分游戏规则进行调整的策略。在游戏之内的策略中，与交通拥堵能否得到缓解息息相关的是游戏中严格执法交警的策略，严格执法交警的目标就是要尽可能缓解交通拥堵，避免社会财富值的过度损耗。交警对司机违章的处罚办法:(1)若交警为严格执法者，他将抓捕违法驾驶的司机，使该司机的价值点减2，交警因为执法消耗使得自己的价值点减1，违法司机违法驾驶经过的路口拥堵值减3;这样，该拥堵点的拥堵值因为违法司机渣土车驶入而增加3，交警执法后又降低3从而恢复之前的拥堵值。交警的严格执法使自己财富值较少了，但使得社会财富值提升了。(2)若交警为不严格执法者，他将不会抓捕违法驾驶的司机。(3)通过与现实数量级进行简单类比，以交警财富值为参考，即其系数为1。将三种情况代入游戏进行中第n回合对应的社会财富值原始计算公式，得到财富值。

　　2.4基于司机视角的逻辑合理性分析

　　为说明游戏设计的逻辑合理性，从游戏的主要参与方司机的视角进行分析。司机是这款桌游的重要参与者。所以，游戏中司机的路线选择十分关键。司机最佳路线选择模型见图2。司机若想要从起始点到达结束点，至少需要经过两个拥堵点。

　　2.5通过加大对违法司机的处罚力度改善交通状况

　　在一般情境下，交警一定会对违章驾驶行为进行严格查处。依此进行了一次游戏，发现违法驾驶司机进行的两次违法驾驶行为都受到了来自交警，甚至包括不严格执法交警的处罚。且拥堵点部分变化状况见图3。图3中有两次较大的拥堵点数上升，为不守法驾驶者违章驾驶的结果。但他们都被交警及时疏导，没有导致更严重的后果，并且在这两次影响之外的其他回合，交通拥堵总点数总体呈下降态势。这证明加大对违法渣土车司机的处罚力度能够很大程度改善渣土车引起的城区交通拥堵问题。

　　3游戏与现实状况的贴合程度

　　本游戏的设计能够很好地体现与现实情况的贴合:(1)不守法司机因违章并没有被交警严格执法，会导致:①社会财富受损;②守法司机的价值点受损;③其个人收益明显。(2)不守法司机因违章并被交警严格执法，会使得:①社会财富值增加或不变;②守法司机的价值点受损;③其个人价值点降低。若不守法驾驶者不会在游戏中途就已经确定输掉游戏(“中途输掉”是指即使该玩家以后所有可供选择的情况下，都选择使用特殊行动来减少时间损失，仍会因迟到而输掉)，则不论其是否使用特殊行动，该司机在一定数量上的拥堵点上停留的回合一定不会致使该司机迟到。

　　4结论与模型评价

　　基于设计的游戏以及相应的社会财富值数学模型，提出了为有效提高社会整体效益和价值而需要的游戏策略，即适当增加交警的财富值，并加大对违法司机的处罚力度。提出改善交通拥堵的长期策略:(1)严格保证交警的执法力度与效果。适当增加严格执法交警的物质与精神奖励，维护其严格执法的积极性;对不严格执法交警进行批评教育，使之能够成为严格执法交警。(2)合理分配交警。对市区路面交通状况进行大量调查统计，获得交通拥堵点的分布以及拥堵情况信息，依此分配交警，从而提高交警的出勤率。(3)逐步减少直至杜绝司机的违法行驶行为。一方面加大对违法司机的处罚力度，另一方面进行多方位的宣传教育，让其深刻领悟到违章驾驶给社会带来的危害和以及给个人带来的潜在危险。

　　参考文献:

　　[1]济南出台最严渣土车整治令:违规直接取消运输资格[N].济南日报，2015.

　　[2]CJJ37-2012，城市道路设计规范[S].

　　[3]济南市扬尘治理与渣土整治行动实施方案[Z].济南市政府，2014.

　　[4]姜启源等.数学建模(第四版)[M].北京:高等教育出版社，2013.

　　[5]黄铎.科学计算自由软件SCILAB基础教程[M].北京:清华大学出版社，2012.

　　[6]田甜甜，叶笑铃等.有关桌面游戏的调查报告[Z].2014.

　　作者：张显基林圣傲单位：山东省实验中学

文章名称：渣土车管理数学模型的原理

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