学生姓名: 王闻中
所属学校: 南京外国语学校
地区: 江苏 南京市
研究实践

通勤列车乘客疏散问题
----第二十七届江苏省青少年科技创新大赛 中学生科技创新成果项目
项目编号 学科分类 竞赛组别 项目类型 代表队 关键词
MA163003 数学 高中组 个人项目 江苏 疏散 交通流 贪心算法 Wardrop平衡
项目简介:

1、摘要:本项目研究如何建立数学模型解决通勤列车乘客疏散问题。本项目创建了乘客通勤时间模型,指出该模型其由四部分求和构成,将路径长度、等待时间、排队长度等因素纳入分析,问题的最优解在所有乘客疏散总时间最小时取得。基于交通流问题的一般方法和Wardrop平衡定理,对朴素匹配算法和贪心算法进行优化后,本项目创新地提出启发式的“回搜索”算法,并编写出了高效运行的程序。运用程序,加之作者实地调查得到的数据,本项目最终给出了四种要求下的街道和本问题的一个算例,还展望了乘客疏散模型在未来生产生活中的广泛应用。 2、选题:来源于2014年全美中学生数学建模竞赛的A题。本人对公共交通出行问题很感兴趣,所以选定该题作为我短期的研究课题。 3、目的:运用数学建模的手段分析乘客疏散问题,用计算机程序得到特定问题的解; 思路:简化原问题,基本假设、约定符号,建立模型并优化,寻找、改进解模型的算法,构造算例,撰写论文。 4、过程:2014年11月注意到赛题,开始研究;2014年12月-2015年5月:撰写英文论文,编写程序,完成初稿;5月-6月:交邓卫兵教授、吴婷副教授审阅,在英才计划讨论会上汇报研究进展,按照反馈意见进行修改;12月:将论文翻译成中文,并补充有关内容。 5、应用的方法和原理:Wardrop平衡、交通流理论等数学知识;朴素匹配算法、贪心算法等计算机知识。 6、创新点:本项目创新地提出一种新的启发式的“回搜索”算法,基于对朴素匹配算法和贪心算法的改进,不同于动态规划算法,能高效地给出各乘客在总疏散时间的条件下应该选择的准确路线;应用Wardrop平衡定理,是解决一类交通流问题的通解。 7、同类研究:主要集中在微观层面的人员疏散行为方面,或大多用单一已知算法解决最短路径问题。 8、进一步设想:将理论成果进一步完善,明确给出特定要求下的可视化解,更好地推广应用;对模型做误差分析。