校園垃圾桶空間布局設計

IE攀枝花學院本科課程設計（論文）校園垃圾桶空間布局設計學生姓名： 學生學號： 院（系）： 機械工程學院年級專業(yè)：10工業(yè)工程指導教師：蒲光華助教二o一四年一月摘要校園時常能夠看到亂扔垃圾的現(xiàn)象，即使學校已經(jīng)增加了不少垃圾桶，但地上很多垃圾的現(xiàn)象仍未得到明顯的改善。由此本次研究主要是對攀枝花學院的校園垃圾桶空間分布進行優(yōu)化設計，將多余的垃圾桶去掉，減少資源浪費，增加不夠的垃圾桶，改進垃圾桶分布。本文主要分為四個部分，首先分析了攀枝花學院垃圾桶分布現(xiàn)狀以及垃圾回收情況，結果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行的方案能夠覆蓋學校大部分的區(qū)域，但是某些區(qū)域的垃圾箱數(shù)量不足，為師生帶來不便，而有一些區(qū)域數(shù)量又過多，造成了浪費。然后建立垃圾桶配置評價模型，對校園垃圾桶分布現(xiàn)狀進行評價，主要評價垃圾桶數(shù)量是否承載一個回收周期內所有的垃圾，以及垃圾桶是否過多。；然后建立垃圾桶配置最優(yōu)模型，得出校園垃圾桶最優(yōu)配置方案，提出垃圾桶改進方案，使垃圾桶既能滿足需要，又不至于浪費垃圾桶；最后用垃圾桶配置評價模型檢驗最優(yōu)配置方案是否最優(yōu)。關鍵字：最優(yōu)配置人流量服務滿足度覆蓋率目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 1\o"CurrentDocument"1緒論 3\o"CurrentDocument"2研究現(xiàn)狀 4\o"CurrentDocument"2.2垃圾箱的數(shù)量 4\o"CurrentDocument"2.1垃圾箱擺放地點 5\o"CurrentDocument"2.3其他因素分析 5\o"CurrentDocument"3評價模型 7\o"CurrentDocument"模型假設 7\o"CurrentDocument"變量說明 7模型建立 8模型求解 9\o"CurrentDocument"評價結論 9\o"CurrentDocument"4配置最優(yōu)模型 10\o"CurrentDocument"模型建立 10\o"CurrentDocument"模型求解 10\o"CurrentDocument"改進后的方案評價 12\o"CurrentDocument"5結論 13\o"CurrentDocument"參考文獻 141緒論校園衛(wèi)生是學校的臉面，是體現(xiàn)一個學校綜合素質的最直接的表現(xiàn)，更何況大學這樣的高等學府更應該注重校園環(huán)境建設。校領導極其重視校園衛(wèi)生情況，學校有專門的后勤衛(wèi)生部，有專門的清潔人員每天打掃校園，很多時候都在建設校園基礎設施，但在攀枝花學院校園里，關于垃圾桶所引發(fā)的問題是層出不窮的。據(jù)調查情況反映，亂扔垃圾現(xiàn)象仍然很嚴重，對校園環(huán)境衛(wèi)生造成了極大的影響，大學生的素質是不用懷疑的，校園垃圾桶數(shù)量也不在少數(shù)，但為什么還是有很多亂扔垃圾的現(xiàn)象呢？因此垃圾桶的合理性規(guī)劃成了導致這一問題產生的主要原因，如何更好的規(guī)劃攀枝花學院校園里面的垃圾桶的設置成為許多人熱切關心的問題。目前攀枝花學院校園里面的垃圾桶空間布局規(guī)劃在根本上忽視了消費者理性，或者說缺乏人性化和科學化，問題集中體現(xiàn)在，垃圾桶的空間布局僅僅是工作人員的純粹性思考，缺乏從人們的角度出發(fā)來進行科學的規(guī)劃，也忽視了垃圾桶合理性擺放的細節(jié)問題，其中垃圾箱的數(shù)量及其擺放地點對于方便師生和美化校園有著非常重要的作用。通常，垃圾箱的配置方案主要包括垃圾箱的數(shù)量及其具體的擺放地點，目前校園的垃圾箱布局在這兩方面的安排都存在不足。因此本文旨在通過科學的研究方法，建立一套科學的垃圾桶配置方案，并且對方案進行科學的評價，期望能改善校園找不到垃圾桶、某些地方垃圾桶空置率過高、某些地方垃圾桶數(shù)量不夠等現(xiàn)象，為改善校容校貌提出意見。2研究現(xiàn)狀要準確完成本題，最先要根據(jù)實際情況采集正確數(shù)據(jù)并建立模型，得出校園垃圾箱布局現(xiàn)狀圖和各個道路的人流量與人均垃圾量，從而建立數(shù)學模型提出垃圾箱擺置最優(yōu)方案.我們將對問題對象所涉及到的兩大要點：垃圾箱的數(shù)量與垃圾箱擺放地點進行一些簡要的分析.垃圾箱擺放地點：影響垃圾箱擺放地點最直接的因素即每個道路或功能區(qū)的總垃圾量。為了方便解題，我們將校園垃圾箱聚集地劃分為道路與功能區(qū)兩類，建立數(shù)學模型對劃分的不同道路區(qū)域人流量、人均垃圾量數(shù)據(jù)進行處理得出擺放地點的具體布局.本人通過衛(wèi)星截圖，分析校園垃圾桶分布現(xiàn)狀如下圖圖1本次研究將校園分為8個部分研究，分別是校園6條道路、食堂、以及靜明湖,6條道路分別是玉蘭路、香樟路、蒲葵路、香樟北路、柱桂南路、海棗路。垃圾箱的數(shù)量：對校園垃圾箱布局進行調查統(tǒng)計后，了解到校園現(xiàn)行已經(jīng)提供了一定數(shù)量的

垃圾箱，每個垃圾箱的裝載量都是相同的。當垃圾箱的設置量越多時，雖然能解決垃圾處理問題，卻增多了購買經(jīng)費；相反，當設置量少時，節(jié)約了經(jīng)費少，卻不能解決垃圾處理問題。兩方面存在沖突關系，所以在這方面我們必須找出最優(yōu)最合適的數(shù)量值，能在解決垃圾處理問題下使其數(shù)量最少。垃圾箱數(shù)目如下表所示表1地點垃圾桶數(shù)量玉蘭路14香樟路11蒲葵路7香樟北路0柱桂蘭路17海棗路5食堂7靜明湖11其他因素分析通過問卷調查得出人均日垃圾量，通過實地記錄得到各道路上日均人流量等信息如下圖所示表2現(xiàn)有垃圾桶數(shù)路段長度/m區(qū)域或路段日均人流量人均垃圾量日均垃圾量1,玉蘭路95000.0000430.4085141632.香樟路171000.0000450.76951111803.蒲葵路146000.0000450.657073604.香樟北路36000.0000220.07920210

5.柱桂蘭路201000.0000581.1658179106.海棗路71000.0000420.29825509.食堂238000.0000591.4042710011青爭明湖135440.000050.6772114903評價模型3.1模型假設.假設一個標準的垃圾箱的最大容積為0.08立方米；.假設垃圾箱中的垃圾每天清理一次;.假設我們所選校園為攀枝花學院本部作為研究對象;.假設每個人將垃圾扔進垃圾箱的機率都是等同的；.假設每個垃圾箱的更換周期相同;.假設各個道路人流段時間內變化呈現(xiàn)直線變化;―.假設道路在本文中以直線形式表示。變量說明r:各條道路i的日人流量;in:各條道路i的人均垃圾量；。.：各條道路i現(xiàn)狀總的垃圾箱數(shù)量；sj:第i條道路上第j個垃圾箱距前一個垃圾箱的距離;（第i條道路的長度；qt:最優(yōu)配置方案下各條道路的垃圾箱數(shù)量;口：表示取小于i值最大整數(shù)；々：應設置的垃圾箱數(shù)目與現(xiàn)狀設置數(shù)目之差;h':應設置的垃圾箱數(shù)目與優(yōu)化后設置數(shù)目之差；ip.：（0或1）第i條道路覆蓋率（i=1,2,...,13,14）;模型建立通過建立模型來評價校園垃圾箱現(xiàn)狀布局，評價指標為每條道路上的垃圾箱數(shù)量是否滿足需求，我們采用初等模型，將每條道路總垃圾量與設置的垃圾箱裝載總量相減。若得出的值為正數(shù)，則說明垃圾箱設置數(shù)目偏少需增加；若得出的值為零，說明該設置數(shù)量剛剛滿足需求；若得出的值為負數(shù)，說明設置的垃圾箱過多造成了浪費。々：應設置的垃圾箱數(shù)目與實際設置數(shù)目之差；廣：各條道路i的日人流量；i勺：各條道路i的人均垃圾量；每條道路垃圾總量：［*nj垃圾箱裝載總量：mi*0.08；則可得h則可得h=

ir*n一m*0.08"i0.08當h■值為正數(shù)，則說明垃圾箱設置數(shù)目需增加h；若h'值為零，說明該設置數(shù)量剛剛滿足需求；若h■值為負數(shù)，說明設置的垃圾箱數(shù)目需削減h.模型求解建立模型后通過代入表2調查的數(shù)據(jù)后得到色解hi值如下表:表3各道路4情況區(qū)域或路段1玉蘭路2、香樟路3、蒲葵路4、香樟北路5、柱桂南路6、海棗路hi-8.89375-1.381251.21250.99-0.9775-1.2725區(qū)域或10、食堂11、靜明路段 湖hi10.5525-5.9894評價結論由以上模型求得的解如表3所示，校園絕大部分能夠滿足需要，而且玉蘭路、香樟路、海棗路、靜明湖都存在垃圾桶過?，F(xiàn)象，但是蒲葵路和香樟北路以及食堂卻存在垃圾桶不足的現(xiàn)象，特別是食堂周圍垃圾桶嚴重不足，再加上食堂旁邊有兩個小賣部，更加增加了垃圾產生量，這也與食堂周圍常見垃圾滿箱而其他地方很久才需要清理一次的現(xiàn)象相符合。4配置最優(yōu)模型模型建立為了盡量節(jié)省費用，使垃圾箱數(shù)量最少，我們采用基于數(shù)據(jù)的建模方法，用垃圾總量除以每個垃圾箱容量，得出每條道路在滿足解決滿足垃圾箱需求的同時達到垃圾箱設置數(shù)量最少解，進而結合道路設置分析優(yōu)化模型，取出最優(yōu)解；由于假設每個垃圾箱容量相等導致垃圾箱覆蓋率相等，所以進而將每條道路長度除以優(yōu)化個數(shù)垃圾箱設置地點等距時的配置最優(yōu).q.:最優(yōu)配置方案下各條道路的垃圾箱數(shù)量;r：各條道路i的日人流量；i勺：各條道路i的人均垃圾量；每條道路的垃圾總量：r*nj垃圾箱設置地址間隔:l垃圾箱設置地址間隔:l―i-qi模型求解通過建立最優(yōu)模型，得到關于垃圾桶每一條道路的最優(yōu)垃圾箱數(shù)目模型以及垃圾桶間距模型，再將已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)如圖表2帶入最優(yōu)配置方案下垃圾箱數(shù)目的計算模型即q=J得到如下表的配置方案i0.08其中還最優(yōu)設置數(shù)取大于計算結果的整數(shù)即q=int[qt]表4區(qū)域或路段日均人流量ri人均垃圾量ni日均垃圾量qi最優(yōu)設置垃圾桶數(shù)q垃圾箱間隔10

1,玉蘭路95000.0000430.4085627.166666672.香樟路171000.0000450.7695101183.蒲葵路146000.0000450.6579404.香樟北路36000.0000220.079212105.柱桂蘭路201000.0000581.16581753.529411766.海棗路78000.0000420.2982518.57.食堂238000.0000591.4042185.5555555568.靜明湖135440.000050.6772681.66666667通過模型求解得到如表4的垃圾桶配置方案，然后再根據(jù)道路實際分布情況擺放垃圾桶。可以將每條道路相交匯或者像鏈接的地點紡織垃圾桶，這樣就可以減少垃圾桶設置數(shù)?？梢钥吹较聢D中用紅圓圈圈出的地方為交匯點從圖中可以看出玉蘭路一共有9個交匯地點，當在交匯點設置垃圾桶是可以減少該兩條道路中任意一天的一個垃圾桶數(shù)量。經(jīng)過調整后得到的配置為：每個交匯點設置一個垃圾桶，然后每條路其他地方設置的垃圾桶數(shù)目為如下表5表5路段12345678最優(yōu)配置467115316411

垃圾桶數(shù)4.3改進后的方案評價運用評價模型『rn喘8*"08去評價最優(yōu)設置,求解得到如下表表6區(qū)域或路段1玉蘭路2、香樟路3、蒲葵路4、香樟北路5、柱桂南路6、海棗路hi-0.89375-0.38125-0.7875-0.01-0.9775-0.2725區(qū)域或路段10、食堂11、靜明湖hi-0.4475-0.9894從表5中的評價結果可以看出，全部的h都滿足了需要而且都沒有什么浪費，i可見該最優(yōu)配置符合改進要求。本次研究中可能存在一些不合理，其主要原因有以下幾點：1、調查時間的影響，由于本次調查時間是在18周，這個時候有些同學已經(jīng)上完課了，所以導致人流量的統(tǒng)計部準確。2、在考慮垃圾桶布置的時候忽略了地理條件的影響，比如最好把垃圾桶安置在岔路口，食堂垃圾桶需求量很多，但食堂的總面積不夠寬，所以按照18個來布置會使道路擁擠，而且不美觀。所以可以考慮在適當增加垃圾桶的同時對垃圾桶的設計進行改進，改為容積更大占地較少。3、本校園垃圾清理一般是每天一次清理，但并不是對每個地方都是每天清理，而是很久才清理一次，這樣的地方可以不削減垃圾桶，而是仍然保持現(xiàn)有數(shù)量。125結論通過本次研究，可以看出校園垃圾桶數(shù)目很多卻分布不合理，導致了當量的垃圾桶浪費，同時又有一些地方垃圾桶嚴重不足。該優(yōu)化模型有效地解決了滿足垃圾箱需求的同時達到垃圾箱設置數(shù)量最少、垃圾箱設置地點最優(yōu)的目標，解決校園衛(wèi)生建設投資過高而效益低下的兩難困境。若學校按照這種方案進行垃圾箱配置，不僅可以達到美化校園的目的，還能為學校省去一筆投放在垃圾箱上的資金。所以這對我校校園建設有很強的指導性作用。在實際操作中，可以將多余的垃圾箱轉移到缺少的地方，這樣可以節(jié)省再次購買垃圾箱的費用，另外再將多余的垃圾箱重新配置在一些功能區(qū)，比如教學樓前，或活動中心周圍，這樣可以使垃圾箱的配置更能夠達到平衡。由于食堂人流量大，而面積周長小，食堂周圍的垃圾箱可以采用大型的垃圾箱。校園是我家，美化靠大家，學校還要加強學生愛護環(huán)境的意識