火车站售票排队系统的分析与研究中期报告.docx

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火车站售票排队系统的分析与研究中期报告

毕业设计（论文）中期报告

题目：

火车站售票排队系统的分析与研究

1.设计（论文）进展状况

经过大量搜集中外文资料，我对排队理论的理解更加透彻，运用排队理论优化火车站售票系统有了更深刻的了解。

我还实时去火车站搜集数据，运用排队论计算出火车站售票排队系统的性能指标。

论文完成的内容如下：

（1）完成了一篇3500字的外文文献翻译；

（2）通过搜寻和查阅资料，如学习运筹学中的排队论知识对排队论更加理解；

（3）经过实地考察得出了一些能够改善火车站售票系统的措施，并且记录了排队论方法相关的数据

（4）运用Flexsim软件能够初步制定相应的模型；

1.1排队问题的描述

由于目前国内火车站拥挤情沉严索，过长的等待时间不仅浪费买票的人的时间也使火车站蒙受损失。

如果车站资源运用不合理，如售票窗口开放的数量不能够适应客流时段变化的问题，即售票窗口开放过多会造成车站资源浪费，售票窗口开放数量较少那么旅客则难以在高峰时期方便快捷的购买到火车票，所以有必要结合实际客流到达状况，选择合适的售票组织模式，开放合适数量的售票窗口，对车站售票组织工作进行优化，合理利用车站资源。

其次，西安火车站是中国铁路枢纽之一，全国铁路客运特等站。

从西安站始发的列车开往全国各地，中转全国发往西北、西南的大多数列车。

西安站主要担当陇海铁路、西康铁路、宁西铁路、西侯铁路、包西铁路等旅客运输任务。

西安站的年旅客发送量达到2360万人，位居全国第四。

西安枢纽在全国铁路运输网中的作用也十分突出。

陇海大动脉的货运量已达7380万吨，处于全国干线铁路第三位，是全国铁路客运重要枢纽。

因此对西安火车站的售票系统进行分析和研究，对火车站提高效率和优化决策具有重要意义。

为了方便研究和排队理论的实现，在不影响实际应用的情况下，对火车站售票排队系统进行一些合理假设：

同一时刻同一个服务台只能服务于一个乘客；

同一时刻同一个乘客只能在某一个队列中的某一个具体位置；

服务规则是FIFS（先到先服务）。

1.2排队论的性能指标

排队论的目标：

研究排队系统的运行效率，评估服务质量，确定系统参数的最优值，判断系统结构是否合理。

（1）乘客在系统内的平均等待时间

（2）乘客在系统中停留的时间

（3）系统的平均队列长度

（4）服务台的平均利用率

（5）忙期

1.3建立火车站售票排队模型和系统仿真

1.3.1建立基本排队模型

任何一个排队系统的构成都必须要有一下6个要素：

◆乘客：

等待服务的对象；

◆服务台（服务员）：

提供服务的机构设备或人；

◆服务时间：

乘客占用服务台的时间；

◆排队规则：

乘客排队等待的次序；

◆服务规则：

服务台为乘客提供服务的规则；

◆排队队列：

按照一定排队规则排列的乘客群。

具有以上要素之后可以构建其基本模型如下：

1.3.2排队论的基本特征

结合铁路客流的特点，考虑铁路旅客的到达情况，设计M/M/c/∞/∞/FCFS型随机服务系统，系统中的数据具有如下特征：

（1）购票旅客的到达服从参数为λ的泊松分布，并且到达车站的时间相互独立。

（2）各窗口的服务时间服从负指数分布。

规定各个窗口的服务效率相互独立，并且平均服务率μ相同。

（3）服务台有多个，表示售票窗口数大于1。

（4）售票厅容量为N，当系统中购票人数n达到N时，再来的顾客被拒绝。

（5）假设旅客数量没有限制。

（6）针对排队旅客，做到先到先购票。

在程序开发时，以旅客在售票系统中停留时间不超过其可接受的最大购票等待时间T为目标，保证服务质量，合理利用售票资源。

车站售票应达到购票平均等待时间小于购票者可接受的最大排队时间。

假设在极限状态下，当单位小时计时开始时，车站售票大厅已经达到饱和，即每个队列末乘客预计购票等待时间等于最大可忍受时间。

由此可知，车站开设窗口数必须满足如下条件。

60/（Nq-N）≥V/c⑴

式中：

Nq为单位小时内售票大厅排队买票人数；V为平均售票时间，min/人。

N＝T×c/V⑵

式中：

T为旅客可接受的最大购票等待时间。

由式⑴、⑵可以求得所需最小窗口数量为：

c＝Nq×V/（60+T）

1.3.3系统仿真模型的建立

1、单发生器和单服务器的系统仿真图形，如图

2、单发生器和多服务器的仿真系统，如图

3、单发生器和单服务器的运行情况，设定好服务时间单发生器进行30秒后，排队等待的人数，如图

1.5数据采集与分析

由9:

00-10:

00平均到达率为25÷60=0.42（人/min）、10:

00-11:

00平均到达率为36÷60=0.6（人/min）得平均到达率λ为（0.42+0.6）÷2=0.51（人/min）；

由9:

00-10:

00平均服务率为28÷30=0.93（人/min）、10:

00-11:

00平均服务率为22÷30=0.73（人/min）得平均到达率μ为（0.93+0.73）÷2=0.83（人/min）；

根据铁路车站客流的实际情况，本文研究的排队系统是M/M/c/∞/∞/FCFS系统，其中M表示到达过程为泊松过程或负指数分布，C表示服务台（员）个数，FCFS表示先到先服务的排队规则。

该排队系统的特征为旅客的到达服从泊松分布，售票窗口的服务时间同样服从泊松分布，售票窗口数为C，无旅客容量限制，顾客源无限，服从先到先服务的排队规则。

根据排队论的基础理论可知:

当p=λ/（cμ）≥1时，不收敛，此时排队系统不稳定。

当p＜1，排队系统稳定，系统的运行指标如下。

在实际的铁路售票排队系统中，一般n≥c（c为售票窗口数），系统的平均服务率为ρ＝λ/cμ，系统状态P0、Pn及运行指标的确定如以下公式所示。

式中：

Lq为售票系统中排队等待服务的旅客数；Ls为售票系统中的旅客数；Wq为旅客在系统中排队等待的时间；Ws为顾客在系统中停留的时间。

2.存在问题及解决措施

2.1存在的问题

1、由于西安火车站的服务器系统是多台服务器模型，但是运用排队论的方法计算多台服务器的数据时比较繁琐；

2、西安火车站自动售票机只能取网上直接订购的火车票而不能取学生票，从而大厅里会开设学生取票窗口。

通过观察西安火车站一般会开设2-3个学生窗口和3个互联网和电话取票窗口，但是队列一般较短，浪费了服务器资源；

3、运用一种铁路实名售票中可自动识别和录入多种有效证件，无须手工输入即可自动将证件号码打印至票面上方法及装置，可以提高服务效率。

但是目前并没有计算其成本；

2.2解决措施

1、我想通过单服务器系统计算出数据，以单服务器的概率代替整体系统的概率；

2、如果能够引进直接可以取学生票和电话票，可以减少互联网和学生票的窗口；

3、通过查询该专利的成本价格，大致计算其合理性；

3.后期工作安排

第一步：

对收集的数据进行进一步的精确，计算出排队论的各个数量指标；

第二步：

通过计算和对西安火车站的实地考察，确定影响较大的性能指标并且发现火车站售票系统存在的问题，决策出较好的优化方案；例如：

由于西安火车站还有多余的空间可以多增加几台自动售票机，这样就可以减少互联网和电话订票的窗口，从而增设为售票窗口，加快服务效率。

第三步：

主要是运用Flexsim软件对西安火车站售票排队系统进行仿真，设定好详细的数据，通过仿真模型找出最佳的优化方案；

第3-4周对火车站的调查结果进行整理与分析，并用权重法找出最需要改善的方面，分析西安站售票组织工作中存在的问题；

第5-6周从“成本和效率；问题和改进；工作简化和标准化；全局和整体意识；”，等方面对改善设计方案制定一个大体的框架；

第7-8周分析仿真系统的基本特征，将上述制定的模型并设定相应的数据用仿真系统进行仿真模拟；

第9-10周主要是运用Flexsim软件对西安火车站售票排队系统进行仿真，通过仿真模型找出最佳的优化方案；

第11周理清方案思路与步骤，撰写毕业论文；

第12周准备毕业设计答辩；