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1、攀枝花学院本科课程设计（论文）校园垃圾桶空间布局设计学生姓名：饶 勇学生学号：201010603028 院（系）：机械工程学院年级专业：10 工业工程指导教师：蒲光华助教二一四年一月名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 15 页 -1 摘要校园时常能够看到乱扔垃圾的现象，即使学校已经增加了不少垃圾桶，但地上很多垃圾的现象仍未得到明显的改善。由此本次研究主要是对攀枝花学院的校园垃圾桶空间分布进行优化设计，将多余的垃圾桶去掉，减少资源浪费，增加不够的垃圾桶，改进垃圾桶分布。本文主要分为四个部分，首先分析了攀枝花学院垃圾桶分布现状以及垃圾回收情况，结果发现现行的方案能够覆盖学
2、校大部分的区域，但是某些区域的垃圾箱数量不足，为师生带来不便，而有一些区域数量又过多，造成了浪费。然后建立垃圾桶配置评价模型，对校园垃圾桶分布现状进行评价，主要评价垃圾桶数量是否承载一个回收周期内所有的垃圾，以及垃圾桶是否过多。；然后建立垃圾桶配置最优模型，得出校园垃圾桶最优配置方案，提出垃圾桶改进方案，使垃圾桶既能满足需要，又不至于浪费垃圾桶；最后用垃圾桶配置评价模型检验最优配置方案是否最优。关键字：最优配置人流量服务满足度覆盖率名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 15 页 -2 目录摘要.1 1 绪论.3 2 研究现状.4 2.2 垃圾箱的数量.4 2.1 垃圾箱
3、摆放地点.5 2.3 其他因素分析.5 3 评价模型.7 3.1 模型假设.7 3.2 变量说明.7 3.3 模型建立.8 3.4 模型求解.9 3.5 评价结论.9 4 配置最优模型.10 4.1 模型建立.10 4.2 模型求解.10 4.3 改进后的方案评价.12 5 结论.13 参考文献.14 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 15 页 -3 1 绪论校园卫生是学校的脸面，是体现一个学校综合素质的最直接的表现，更何况大学这样的高等学府更应该注重校园环境建设。校领导极其重视校园卫生情况，学校有专门的后勤卫生部，有专门的清洁人员每天打扫校园，很多时候都在建设校园
4、基础设施，但在攀枝花学院校园里，关于垃圾桶所引发的问题是层出不穷的。据调查情况反映，乱扔垃圾现象仍然很严重，对校园环境卫生造成了极大的影响，大学生的素质是不用怀疑的，校园垃圾桶数量也不在少数，但为什么还是有很多乱扔垃圾的现象呢？因此垃圾桶的合理性规划成了导致这一问题产生的主要原因，如何更好的规划攀枝花学院校园里面的垃圾桶的设置成为许多人热切关心的问题。目前攀枝花学院校园里面的垃圾桶空间布局规划在根本上忽视了消费者理性，或者说缺乏人性化和科学化，问题集中体现在，垃圾桶的空间布局仅仅是工作人员的纯粹性思考，缺乏从人们的角度出发来进行科学的规划，也忽视了垃圾桶合理性摆放的细节问题，其中垃圾箱的数量及
5、其摆放地点对于方便师生和美化校园有着非常重要的作用。通常，垃圾箱的配置方案主要包括垃圾箱的数量及其具体的摆放地点，目前校园的垃圾箱布局在这两方面的安排都存在不足。因此本文旨在通过科学的研究方法，建立一套科学的垃圾桶配置方案，并且对方案进行科学的评价，期望能改善校园找不到垃圾桶、某些地方垃圾桶空置率过高、某些地方垃圾桶数量不够等现象，为改善校容校貌提出意见。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 15 页 -4 2 研究现状要准确完成本题，最先要根据实际情况采集正确数据并建立模型，得出校园垃圾箱布局现状图和各个道路的人流量与人均垃圾量，从而建立数学模型提出垃圾箱摆置最优方案
6、我们将对问题对象所涉及到的两大要点：垃圾箱的数量与垃圾箱摆放地点进行一些简要的分析2.1 垃圾箱摆放地点：影响垃圾箱摆放地点最直接的因素即每个道路或功能区的总垃圾量。为了方便解题，我们将校园垃圾箱聚集地划分为道路与功能区两类，建立数学模型对划分的不同道路区域人流量、人均垃圾量数据进行处理得出摆放地点的具体布局本人通过卫星截图，分析校园垃圾桶分布现状如下图图 1 本次研究将校园分为8 个部分研究，分别是校园 6 条道路、食堂、以及静明湖,6条道路分别是玉兰路、香樟路、蒲葵路、香樟北路、柱桂南路、海枣路。2.2 垃圾箱的数量：对校园垃圾箱布局进行调查统计后，了解到校园现行已经提供了一定数量的名师资
7、料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 15 页 -5 垃圾箱，每个垃圾箱的装载量都是相同的。当垃圾箱的设置量越多时，虽然能解决垃圾处理问题，却增多了购买经费；相反，当设置量少时，节约了经费少，却不能解决垃圾处理问题。两方面存在冲突关系，所以在这方面我们必须找出最优最合适的数量值，能在解决垃圾处理问题下使其数量最少。垃圾箱数目如下表所示表 1 地点垃圾桶数量玉兰路14 香樟路11 蒲葵路7 香樟北路0 柱桂兰路17 海枣路5 食堂7 静明湖11 2.3 其他因素分析通过问卷调查得出人均日垃圾量，通过实地记录得到各道路上日均人流量等信息如下图所示表 2区域或路段日均人流量人均垃圾
8、量日均垃圾量现有垃圾桶数 路段长度/m 1玉兰路9500 0.000043 0.4085 14 163 2香樟路17100 0.000045 0.7695 11 1180 3蒲葵路14600 0.000045 0.6570 7 360 4香樟北路3600 0.000022 0.0792 0 210 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 15 页 -6 5柱桂兰路20100 0.000058 1.1658 17 910 6海枣路7100 0.000042 0.2982 5 50 9食堂23800 0.000059 1.4042 7 100 11 静明湖13544 0.00
9、005 0.6772 11 490 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 15 页 -7 3 评价模型3.1 模型假设1假设一个标准的垃圾箱的最大容积为008立方米；2假设垃圾箱中的垃圾每天清理一次；3假设我们所选校园为攀枝花学院本部作为研究对象；4假设每个人将垃圾扔进垃圾箱的机率都是等同的；5假设每个垃圾箱的更换周期相同；6假设各个道路人流段时间内变化呈现直线变化；7假设道路在本文中以直线形式表示。3.2 变量说明ir：各条道路i 的日人流量；in：各条道路i 的人均垃圾量；im：各条道路i 现状总的垃圾箱数量；ijs：第 i 条道路上第j 个垃圾箱距前一个垃圾箱的距
10、离；il：第 i 条道路的长度；iq：最优配置方案下各条道路的垃圾箱数量；i：表示取小于i值最大整数；ih：应设置的垃圾箱数目与现状设置数目之差；ih：应设置的垃圾箱数目与优化后设置数目之差；ip：（0 或 1）第 i 条道路覆盖率(i=1,2,13,14);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 15 页 -8 3.3 模型建立通过建立模型来评价校园垃圾箱现状布局，评价指标为每条道路上的垃圾箱数量是否满足需求，我们采用初等模型，将每条道路总垃圾量与设置的垃圾箱装载总量相减。若得出的值为正数，则说明垃圾箱设置数目偏少需增加；若得出的值为零，说明该设置数量刚刚满足需求；若得
11、出的值为负数，说明设置的垃圾箱过多造成了浪费。ih：应设置的垃圾箱数目与实际设置数目之差；ir：各条道路 i 的日人流量；in：各条道路 i 的人均垃圾量；每条道路垃圾总量：iinr；垃圾箱装载总量：08.0im；则可得08.008.0iiiimnrh；当ih值为正数，则说明垃圾箱设置数目需增加ih；若ih值为零，说明该设置数量刚刚满足需求；若ih值为负数，说明设置的垃圾箱数目需削减ih3.4 模型求解建立模型后通过代入表2 调查的数据后得到色解ih值如下表：表 3 各道路ih情况区域或路段1玉兰路2、香樟路3、蒲葵路4、香樟北路5、柱桂南路6、海枣路ih-8.89375-1.381251.2
12、1250.99-0.9775-1.2725区域或路段10、食堂11、静明湖名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 15 页 -9 ih10.5525-5.98943.5 评价结论由以上模型求得的解如表3 所示，校园绝大部分能够满足需要，而且玉兰路、香樟路、海枣路、静明湖都存在垃圾桶过剩现象，但是蒲葵路和香樟北路以及食堂却存在垃圾桶不足的现象，特别是食堂周围垃圾桶严重不足，再加上食堂旁边有两个小卖部，更加增加了垃圾产生量，这也与食堂周围常见垃圾满箱而其他地方很久才需要清理一次的现象相符合。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 15 页 -10 4
13、配置最优模型4.1 模型建立为了尽量节省费用，使垃圾箱数量最少，我们采用基于数据的建模方法，用垃圾总量除以每个垃圾箱容量，得出每条道路在满足解决满足垃圾箱需求的同时达到垃圾箱设置数量最少解，进而结合道路设置分析优化模型，取出最优解；由于假设每个垃圾箱容量相等导致垃圾箱覆盖率相等，所以进而将每条道路长度除以优化个数垃圾箱设置地点等距时的配置最优iq：最优配置方案下各条道路的垃圾箱数量；ir：各条道路 i 的日人流量；in：各条道路 i 的人均垃圾量；每条道路的垃圾总量：iinr；则08.0iiinrq；垃圾箱设置地址间隔：iiql 4.2 模型求解通过建立最优模型，得到关于垃圾桶每一条道路的最优
14、垃圾箱数目模型以及垃圾桶间距模型，再将已经得到的数据如图表2 带入最优配置方案下垃圾箱数目的计算模型即08.0iiinrq得到如下表的配置方案其中还最优设置数取大于计算结果的整数即q=intiq 表 4 区域或路段日均人流量ir人均垃圾量in日均垃圾量iq最优设置垃圾桶数q 垃圾箱间隔名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 15 页 -11 1玉兰路9500 0.000043 0.4085 6 27.16666667 2香樟路17100 0.000045 0.7695 10 118 3蒲葵路14600 0.000045 0.657 9 40 4香樟北路3600 0.00
15、0022 0.0792 1 210 5柱桂兰路20100 0.000058 1.1658 17 53.52941176 6海枣路7800 0.000042 0.2982 5 18.5 7食堂23800 0.000059 1.4042 18 5.555555556 8静明湖13544 0.00005 0.6772 6 81.66666667 通过模型求解得到如表4 的垃圾桶配置方案，然后再根据道路实际分布情况摆放垃圾桶。可以将每条道路相交汇或者像链接的地点纺织垃圾桶，这样就可以减少垃圾桶设置数。可以看到下图中用红圆圈圈出的地方为交汇点从图中可以看出玉兰路一共有9 个交汇地点，当在交汇点设置垃圾桶
16、是可以减少该两条道路中任意一天的一个垃圾桶数量。经过调整后得到的配置为：每个交汇点设置一个垃圾桶，然后每条路其他地方设置的垃圾桶数目为如下表5 表 5 路段1 2 3 4 5 6 7 8 最 优配 置4 6 7 1 15 3 16 4 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 15 页 -12 垃 圾桶数4.3 改进后的方案评价运用评价模型08.008.0iiiimnrh去评价最优设置，求解得到如下表表 6 区域或路段1玉兰路2、香樟路3、蒲葵路4、香樟北路5、柱桂南路6、海枣路ih-0.89375-0.38125-0.7875-0.01-0.9775-0.2725区域或
17、路段10、食堂11、静明湖ih-0.4475-0.9894从表 5 中的评价结果可以看出，全部的ih都满足了需要而且都没有什么浪费，可见该最优配置符合改进要求。本次研究中可能存在一些不合理，其主要原因有以下几点：1、调查时间的影响，由于本次调查时间是在18 周，这个时候有些同学已经上完课了，所以导致人流量的统计部准确。2、在考虑垃圾桶布置的时候忽略了地理条件的影响，比如最好把垃圾桶安置在岔路口，食堂垃圾桶需求量很多，但食堂的总面积不够宽，所以按照18 个来布置会使道路拥挤，而且不美观。所以可以考虑在适当增加垃圾桶的同时对垃圾桶的设计进行改进，改为容积更大占地较少。3、本校园垃圾清理一般是每天一
18、次清理，但并不是对每个地方都是每天清理，而是很久才清理一次，这样的地方可以不削减垃圾桶，而是仍然保持现有数量。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 15 页 -13 5 结 论通过本次研究，可以看出校园垃圾桶数目很多却分布不合理，导致了当量的垃圾桶浪费，同时又有一些地方垃圾桶严重不足。该优化模型有效地解决了满足垃圾箱需求的同时达到垃圾箱设置数量最少、垃圾箱设置地点最优的目标，解决校园卫生建设投资过高而效益低下的两难困境。若学校按照这种方案进行垃圾箱配置，不仅可以达到美化校园的目的，还能为学校省去一笔投放在垃圾箱上的资金。所以这对我校校园建设有很强的指导性作用。在实际操
19、作中，可以将多余的垃圾箱转移到缺少的地方，这样可以节省再次购买垃圾箱的费用，另外再将多余的垃圾箱重新配置在一些功能区，比如教学楼前，或活动中心周围，这样可以使垃圾箱的配置更能够达到平衡。由于食堂人流量大，而面积周长小，食堂周围的垃圾箱可以采用大型的垃圾箱。校园是我家，美化靠大家，学校还要加强学生爱护环境的意识，我们假设每一个人都能够将垃圾投入垃圾箱内，但有的同学没有投入就不会再重新捡起来再次投入，这也会导致乱扔垃圾的现象。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 15 页 -14 参考文献1 马汉武.设施规划与物流系统设计M.高等教育出版社.2005 2 龙江，朱海燕.城
20、市物流系统规划与建设M.中国物资出版社.2004 3 贺东风.物流系统规划与设计M.中国物资出版社.2006 4 蒋祖华.工业工程专业课程设计指导M.机械工业出版社.2006 5 董海.设施规划与物流分析M.机械工业出版社.2005 6 吴文涛,庆承松,彭书传合肥工业大学校园生活垃圾现状调查与分析 J 合肥工业大学学报(自然科学版),2005,28(11):1424-14267 杨启帆,方道远数学建模 M 杭州:浙江大学出版社,1999-8 83 刘志峰,宋守许,郑学慧,等 大学生环境意识调查及结果分析 J 合肥工业大学学报(社会科学版),2003,17(4):11-149 姜启源,谢金星,数学建模案例选集M,北京:高等教育出版社,2006 10 吴建国,数学建模案例精编M,北京:中国水利水电出版社,2005 11 刘广青,侯吉聪,王凤宇,等美国城市生活垃圾处理模式分析及思考J 中国科技信息,2006(12):30-3212 颜辉武等，基于 GIS 的城市公共设施规划分析模型的研究，苏州城建环保学院学报，2001第 14 卷第 2 期 12-15 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 15 页 -