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第51章 数学建模(第2页)

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问题三:为简化问题,假设所有警车在同一时刻,大致向同一方向巡逻,运动状态分为四种:向左,向右,向上,向下,记录每个时刻,警车经过的节点和能够赶去处理事故的点,最后汇总计算得相应的评价指标。

在考虑巡逻规律隐蔽性要求时,文本将巡逻路线进行随机处理,方向是不确定的,采用算法2进行计算,得出相应巡逻显着指标,当车辆数减少到10辆或巡逻速度变大时,用算法2计算巡逻方案和对应的参数,结果见附录所示。

本文最后还考虑到4个额外因素,给出每个影响因素的解决方案。

关键词:模拟退火算法;Floyd算法;离散化。

论文内容:一问题的重述。

110警车在街道上巡逻,既能够对违法犯罪分子起到震慑作用,降低犯罪率,又能够增加市民的平安感,同时也加快了接处警时间,提高了反响时效,为社会和谐提供了有力的保障。

现给出某城市内一区域,其道路数据和地图数据,该区域内三个重点部位的坐标分别为:〔5112,4806〕,〔9126,4266〕,〔7434,1332〕。

该区域内共有307个道路交叉口,为简化问题,相邻两个交叉路口之间的道路近似认为是直线,且所有事发现场均在下列图的道路上。

该市拟增加一批配备有GPS卫星定位系统及先进通讯设备的110警车。

设110警车的平均巡逻速度为20kmh,接警后的平均行驶速度为40kmh。

警车配置及巡逻方案要尽量满足以下要求:

D1.警车在接警后三分钟内赶到现场的比例不低于90%;而赶到重点部位的时间必须在两分钟之内。

D2.使巡逻效果更显着;

D3.警车巡逻规律应有一定的隐蔽性。

现在我们需要解决以下几个问题:

一.假设要求满足D1,该区最少需要配置多少辆警车巡逻?

二.请给出评价巡逻效果显着程度的有关指标。

三.请给出满足D1且尽量满足D2条件的警车巡逻方案及其评价指标值。

四.在第三问的根底上,再考虑D3条件,给出你们的警车巡逻方案及其评价指标值。

五.如果该区域仅配置10辆警车,应如何制定巡逻方案,使D1、D2尽量得到满足?

六.假设警车接警后的平均行驶速度提高到50kmh,答复下列问题三。

七.你们认为还有哪些因素、哪些情况需要考虑?给出你们相应的解决方案。

二问题分析。

此题为城区道路网络中警车配置及巡逻问题。

在进行警车配置时,首先要考虑警车在接警后在规定时间内赶到现场的比例,在此条件下,以车数最少为目标,建模、求解;在制定巡逻方案时,要考虑巡逻的效果及隐蔽性问题。

问题一只要求满足D1,求最少的警车配置数,可以认为警车是不动的,在三分钟或两分钟内它能到达的区域就是它的覆盖范围。

据此,在满足所有街道的覆盖率不低于90%的条件下,寻找最优解。

问题二要评价巡逻效果,有两个方面需要考虑:一是巡逻的全面性,即经过一段时间后警车走过的街道数占总街道数的比例;二是巡逻的不均匀性,即经过一段时间后警车经过每一条街道的次数相差不大,用方差来衡量。

问题三是在满足D1的条件上尽量满足问题二所给的指标,并给出评价方案的指标。

首先找到一组满足D1的各警车位置,然后在和各警车位置相连的点中随机寻找一个点,判断新的点是否满足D1,如果满足那么警车行驶到该点,否那么重新寻找,直到满足为止。

一段时间后统计所有车走过的点数及每个点被走过的次数,用问题二给出的两个指标进行评价。

综合两个指标,可判断此路径的好坏,重复这个过程,直到综合评价指标到达一个满意的值为止。

问题四增加了隐蔽性要求,首先给出评价隐蔽性的指标,隐蔽性可用路线的随机性来评价,将它参加到问题三的模型中去进行求解。

问题五限制警车数量为10,要综合考虑D1、D2,先分配这10辆车使道路的覆盖率最高,然后按照问题三的步骤进行求解,其中每一步对D1的判断只需使道路的覆盖率尽量高即可。

问题六同问题三,只需将车速改为50kmh即可。

三模型的假设。

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