2011年数学建模获奖论文 交巡警服务平台的设置与调度 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/3 1:20:45星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

交巡警服务平台的设置与调度

摘要:本文根据该城市的实际情况,为了更有效地贯彻实施交巡警服务平

台的职能,就交巡警服务平台的设置原则和调度问题建立相关的模型,以达到使有限的警务资源合理有效的配置。

针对问题一,我们分三个小问进行分析:

对第一小问,我们首先利用Floyd算法求出了各个节点之间的最短距离,得到了一个92?92阶的最短距离矩阵

Dij92。我们利用线性规划中的0-1规划建

20立模型,其中,我们将i节点是否被j平台管辖作为0-1变量。以最小化各个平台的工作量为目标函数,即minz???wxii?1j?1ijDij,再根据约束条件,最

后得到结果,得到的各个交巡警服务平台相应的管辖节点在表一中呈现。

对第二小问,封锁路口,我们依然采用0-1规划建立模型,运用指派问题原理对平台进行合理分配,然后构建13?20的距离矩阵dij,最后以20个平台到达要封锁的13个交通要道的总路程最小作为优化目标,通过编程得到结果,全部的结果在文中通过表二呈现。

对第三小问,通过对前两个小题的分析和结果,我们确定增加平台的标准有两个,一个是在不能3分钟之内到达的节点或这些节点的附近,一个是在管辖节点太多的平台附近增加,以达到所有的节点都能在交巡警服务平台事发后三分钟之内能够到达和所有平台的工作量均匀分配的目的。最终我们得到的结果为:增设四个平台,分别为29、39、61、91。.

针对问题二,我们分两小问来处理。

对第一小问,我们认为衡量平台设置合理性的原则有以下三个:对事件处理的及时性;服务平台工作量的均衡性;各个区的平台只负责本区节点的案件(除发生重大案件)。根据这三个原则,引入每个区的平台工作系数

Ak?wk?Mk?PkRk,k?1,2,.是否均衡来判断该市的..,6平台设置是否合理,最后判段得到原方案不合理。之后对其优化,采用相对成比

例的原理,得到的结果是在A、B、C各减少16、4、3个平台,在D、E、F增设10、8、5个平台。

对第二小问,我们可以用Floyd算法求出所有点的最短距离,得到一个582?582的距离矩阵。先找出所有距P点小于3km的节点,列出嫌疑人从节点32可能逃走的路线,对每条路线进行分析(以距离矩阵为依据),得出在一个个节点堵住就能不让嫌疑人逃脱,直至这一个个的节点构成一个最小的合围圈。最后得到的围堵方案为为:在平台5、6、16、40、44、45、168自身围堵,将2、3、4、17、69、170、171、172、173的平台分别调到3、55、60、39、29、228、241、171、237这几个节点。围堵嫌疑犯总共需要时间为7.34091min.

关键词:Floyd算法;0-1规划;交巡警服务平台;

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一、 问题重述

“有困难找警察”,是家喻户晓的一句流行语。警察肩负着刑事执法、治安管理、交通管理、服务群众四大职能。为了更有效地贯彻实施这些职能,需要在市区的一些交通要道和重要部位设置交巡警服务平台。每个交巡警服务平台的职能和警力配备基本相同。由于警务资源是有限的,如何根据城市的实际情况与需求合理地设置交巡警服务平台、分配各平台的管辖范围、调度警务资源是警务部门面临的一个实际课题。

试就某市设置交巡警服务平台的相关情况,建立数学模型分析研究下面的问题:

(1)附件1中的附图1给出了该市中心城区A的交通网络和现有的20个交巡警服务平台的设置情况示意图,相关的数据信息见附件2。请为各交巡警服务平台分配管辖范围,使其在所管辖的范围内出现突发事件时,尽量能在3分钟内有交巡警(警车的时速为60km/h)到达事发地。

对于重大突发事件,需要调度全区20个交巡警服务平台的警力资源,对进出该区的13条交通要道实现快速全封锁。实际中一个平台的警力最多封锁一个路口,请给出该区交巡警服务平台警力合理的调度方案。

根据现有交巡警服务平台的工作量不均衡和有些地方出警时间过长的实际情况,拟在该区内再增加2至5个平台,请确定需要增加平台的具体个数和位置。

(2)针对全市(主城六区A,B,C,D,E,F)的具体情况,按照设置交巡警服务平台的原则和任务,分析研究该市现有交巡警服务平台设置方案(参见附件)的合理性。如果有明显不合理,请给出解决方案。

如果该市地点P(第32个节点)处发生了重大刑事案件,在案发3分钟后接到报警,犯罪嫌疑人已驾车逃跑。为了快速搜捕嫌疑犯,请给出调度全市交巡警服务平台警力资源的最佳围堵方案。

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二、模型的假设

1、每个交巡警服务平台的职能和警力配备基本相同,并且服从上级的调度。 2、 警车在赶到事发地的过程中,没有遇到其他的障碍且一直以60km/h的速度

行驶,并且处理事情的速度相同。

3、 附件中所给的数据和图形具有真实性和准确性。 4、 城市的街道道路具有双向性,可以双向通行。

5、 罪犯逃跑的速度与交巡警服务平台赶到事发地的速度一样,均为60km/h。 6、 接到报警以后,各个平台可以立即接到消息,迅速调配警力。

三、符号的说明

v0———警车到达事发地的时速

s0———警车能在3分钟内赶到事发地的距离

wi———第i个节点的案发率

Dij———A城区第i个节点到第j个交巡警服务平台的距离,

i?1,2,...,92 j?1,2,...,20

t———处理一个平常事故的时间

s1———20个平台的平均工作量(即路程)

S———20个平台的所有的工作量(即总路程)

dij———A城区第i个交通要道到第j个交巡警服务平台的距离,

i?1,2,...,13,j?1,2,...,20

Ak———区平台系数k=1,2,?,6

Bk———每个区的区平台系数占总区平台系数的比例

Pk———每个区的平台数,k=1,2,?,6

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