火车站售票排队系统的分析与研究开题报告.doc

开题报告题目：火车站售票排队系统的分析与研究1. 毕业设计（论文）综述 1.1 题目背景随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，铁路旅客发送量逐年稳步上升，春运等高峰时期的客流相对日常客流来说更为集中。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。调查表明：目前超过50%的人外出的首选是坐飞机而不是火车，虽然火车相对便宜，但是飞机的优点是快而且不用为买票拥挤而发愁，而火车光买票就相当拥挤更不用说乘坐火车时候拥挤的状况了。当代世界人们越来越珍惜时间，因此火车站减少顾客的买票时间对于吸引顾客是很有意义的。具行为科学家研究发现，无序排队是影响客户流失的一条主要原因。等候超过10分钟，情绪开始急躁；超过20分钟，情绪表现厌烦；超过40分钟，常因恼火而离去。行为学家的这一研究成果在火车站的一项调查中得到了验证。让客户等待10分钟的代价，是要流失20%至30%的客户。排队是在日常生活中经常遇到的现象，如顾客到商店购买物品、病人到医院看病、旅客到火车站乘车购票等常常都要排队。顾客到达间隔时间的随机性和为顾客服务时间的随机性是排队现象产生的原因，因此可以说排队现象几乎是不可避免的。如果增添服务设备，就要增加投资或发生空闲浪费；如果服务设备太少，排队现象就会严重，对顾客个人和社会都会带来不利的影响。因此，管理人员必须考虑如何在这两者之间取得平衡，经常检查目前处理是否得当，研究今后改进对策，以期提高服务效率和质量。 1.2 研究意义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。 1.3 国内外的相关研究情况 1.3.1 国内铁路发展及研究现状在国内，纪莹等1对售票厅售票组织优化进行了研究，基于排队论2的售票组织优化模型，得出非客运高峰期的全天4个不同时段需求数，实现优化售票组织的目的。卢晓红等对车间内吊车调度系统进行了基于排队论3的仿真和精益化设计，提出了一种新的优先权规则的调度算法。曹玉华等4应用Delphi语言实现物流系统中排队问题进行模拟，为决策者提供相应的依据。赵雅芳5应用排队论的理论6789与方法，建立了自动售票设备布局与配置数量的评价模型，对车站自动售票设备布置方式进行分析，并基于Anylogic仿真软件对所建立的评价模型进行了验证。王莹、刘军10从列车引起车站作业系统状态变化的角度建立车站作业的排队模型，用面向对象的计算机仿真技术11设计车站作业的离散事件动态仿真模型12，自动编制车站调度作业计划。张佃中、谭小红13应用MATLAB软件编程仿真车辆排队系统，得出了收费亭的车辆通行能力与收费亭数量及平均队长的变化规律。张坚14使用SMAN仿真语言和FORTRAN混编的仿真程序，模拟医院门诊排队现象，探索门诊排队系统的优化结构15。吴庆标16讨论了排队规则为后进先出，系统容量有限且服务时间与队长有关的一类损失制排队系统的计算机模拟。现行铁路客运售票模式以客票预订和发售系统为依托，主要通过车站和代办点窗口售票完成客票交易。铁路客票销售的主渠道是火车站，因为窗口数量较多，以及人们受传统的观念影响，尤其在春运、假期等旺季人们总相信在车站买票相对会容易一点。各大站在春节等繁忙季节会开动全部的窗口，并会在车站附近建立临时售票点。车站还经常在站台、出站口等处设置售票点方便换乘的旅客。车站售票厅除一般窗口外，还设有退票窗口、中转窗口，以及担负各种优先职能的优先窗口。目前，在我国国内以获得专利的改善设计有： （1） 申请人：陆建华 申请号：CN201120218744.2 日期：2011-06-24主要内容：该实用新型公开了一种用于火车站、汽车站、码头等场所的窗口实名制售票前置机，其特征在于，在箱体内设有身份证阅读器、操作键盘、显示屏、存储器及通信模块，以上部件均通过通信线与中控主机相连接，且中控主机又通过有线或无线网络分别与窗口售票系统和票务中心进行信息通讯。根据旅客流量，在售票窗口前放置数量合适的售票前置机，旅客在排队过程中使用附近的售票前置机可提前进行身份验证和车（船）票信息查询，前置机将购票请求发送给窗口售票系统，省去了售票员校验身份证及询问购票信息，相应减少了售票员的工作量，也有效地缩短了旅客排队购票时间，使售票工作有序高效地进行。 （2） 申请人：李连海 申请号：CN201010004638.4 日期：2010-01-13 主要内容：该发明涉及一种自动识别多种证件的铁路实名制售票方法及装置，所属于电子信息技术应用领域。该发明提供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；旅客在购票时只须将任意一种有效证件插入自动识别录入装置内，自助录入身份信息，便可方便、快捷的在铁路售票窗口购买到实名车票，该发明在售票的过程中既不增加售票人员工作量也不延长售票时间，铁路售票员可以用平时一样售票的速度售出车票，方便和节省了旅客的购票和进站等候的时间，从而极大的提高了铁路实名制售票工作的效率。 1.3.2 国外铁路发展及研究现状 在国外，Albin、Susan 17应用仿真模型测试排队网络模型中一个排队问题近似的工作特性，通过一系列的初始调整，对输出结果进行分析，用以检测各个方面的特性。Bahr、DeMara18等开发了一种运行速率快，能够自适应储存的优先排队方法(SPQ)，并采用离散事件建模仿真方法对其验证。Miretskiy19等应用仿真技术研究了流水作业排队问题的溢出可能性。Wiendah120对生产厂商平均库存和生产加工时间2122的关系进行了分析，建立了两个排队论模型，应用仿真技术对模型进行了验证。欧洲国家普遍较小，加上铁路建设发展较早，各国的铁路网在上世纪初就己形成。十九世纪七十年代的经济危机之后，一些国家弃用中长铁路或将其私有化，但是德国和法国等国则坚持铁路国有，并积极的发展高速铁路，开辟了欧洲铁路的新时代。与我国临近的口本，其铁路也非常发达，铁路线纵横交错，犹如一张大网遍布全国。运行车次极多，任何时候买票都很容易。了解和研究国外铁路售票现状对发展和完善我国的铁路售票系统具有重要的借鉴意义。 （1）德国铁路售票现状德国铁路售票现状德铁旅行中心、德铁授权的旅行代理、自动售票机、互联网、呼叫中心以及列车上都可以为旅客提供便捷的售票服务，尤其是利用互联网开展了e-ticket业务，受到了旅客的极大欢迎。德铁网是欧洲点击率最高的旅行网站，平均每天的访问者为80万人次。旅客网上购票时，可以在输入信用卡号后直接打印出票，或者去车站自动售票机查询到自己的票后付钱出票，网上购票快到期后可以续购，原票不作废，可以继续使用23。德国铁路公司目前新型售票机采用了现代化技术，其主要特点是：不仅用于短途运输，也用于长途运输，采用了灵敏的触摸式屏幕；可用现金或非现金支付；通过硬件和软件的不同组合扩大售票机品种；更多采用标准硬件和运行系统；通过联机改善运营管理，提高可用性；通过采用应用软件和德国铁路的运营管理系统使售票机的使用不依赖生产厂家，以及便于数据更新等。 （2）日本铁路售票现状 目前6家日本国铁公司共同使用铁路旅客综合销售系统(MARS)，主要功能包括席位预订、补票(精算)、发售乘车券、指定席券、特企券、航空券、剧院和娱乐场所的入场券、宾馆预订券等，MARS还支持网上订票。目前，MARS只发售日本国铁各公司新干线、特急、急行等设有指定席的列车和长距离的车票，系统联网终端有8000台，每天可处理约110万张指定席席位票，最大库存为45天，每天发售约200万张车票，不足日本国铁各公司口旅客发送量的10%、车票发售量的25%(扣除IC卡乘车人数24。 （3）美国铁路售票现状 美国铁路实行客货分营，铁路公司分为客运铁路公司和货运铁路公司两大类。美国国家客运铁路公司是美国唯一的城市间客运铁路公司，为国有公司。美国客运铁路具有较强的社会公益性，与公路和航空相比并不具备较强的竞争能力和盈利能力，多年来一直处于亏损状态。客运铁路公司采用“收入管理”方法来确定执行的票价，以确保公司从市场需求中获取最大的收入25。售票优惠措施灵活多样，针对不同时间、不同人群以及团体购票有不同的折扣。售票方式也十分多样，包括车站售票、呼叫中心、自动售票机、网上票务系统等。 （4）英国铁路售票现状 英国铁路路网基本覆盖各城镇，服务设施齐全完备，换乘方式便捷，票价体系灵活，售票方式多种多样，满足了国民快速、便捷、安全出行的需要。为提高铁路竞争力，政府在制定票价体系时，灵活运用价格杠杆，每年根据通货膨胀率，按减一个百分点的比率上下浮动；并按照市场化的原则，采取形式多样、灵活的票种，充分吸引客流，购买不同种类的车票有不同的优惠政策。对于经常乘坐火车的旅客，英国铁路提供打折的铁路卡，分为两类：义务性和自愿性。前者的适用人群为老人、小孩和残疾人，后者的适用人群为家庭和皇家部队。铁路客票的票价也分为两类：一种是敞开票，持有该票的旅客可以在任何时候乘坐任意线路的列车，票价较高；另一种是促销票，这种车票固定车次，价格较低26。2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 2.1 研究的主要内容 运用排队模型理论对火车站售票排队系统进行模拟仿真，通过分析模拟出售票窗口的数目对火车站售票排队系统的影响。火车站可以根据客流量动态控制售票窗口数目，有效地为车站节约成本，增加旅客的满意度。应用排队论的运算结果和Flexsim进行模拟仿真与西安火车站实际数据进行对比分析。所以本课题的主要研究内容如下：1、 首先分析国内外铁路车站的售票情况及计算机仿真方法在排队系统理论研究中的应用，提出根据客流动态确定所需开放窗口数量的售票组织管理方法，并利用基于排队论的仿真方法指导车站售票窗口资源优化。 2、根据调查分析西安火车站站客流到达及排队状况，结合铁路客流的特点并考虑铁路旅客的到达情况，提出并建立适合铁路售票排队特征的相关随机服务系统，综合考虑平均到达率、平均服务率、服务强度以及各售票厅的最大容量等各项因素，对旅客排队时长进行优化。 3、在售票排队模型的基础上，提出并建立车站外售票点设置的简易数学模型，用以优化西安站售票点的设置。同时需要讨论从优化窗口设置、优化售票服务、优化票额管理、统一协调运作以及加强信息管理等合理配置售票资源相关的管理方法，对西安站售票组织进行优化。 4、设计实现西安火车站大型客运站售票组织应用仿真系统，研究西安站在两个具有代表性的高峰时期窗口数量与排队时长之间的关系，即在保证不超过旅客可以接受的最大排队时长的情况下，确定车站所需开放的最小窗口数量，以保证售票窗口资源的合理利用。最后，应用该系统根据实际数据进行计算，并结合计算结果进行分析，给出西安站售票组织优化方案。 2.2 采用的研究方案拟采用的步骤如下： （1）第一步对西安站客流情况展开实际调查，利用统计学分析客流分布规律重点研究了不同客流高峰时期窗口数量与旅客平均排队时间之间的关系。 （2）第二步通过对西安站客流现状的分析同时根据西安站特定高峰时期近三年的售票情况分析西安站售票组织工作中存在的问题。 （3）第三步基于排队论的铁路售票系统优化方法论述，从基本的排队论理论出发，探寻适合售票排队系统特征的模型和方法，并确定了模型及相关系统性能指标。分析车站售票窗口排队系统的特征；分析旅客到达时间间隔服从的概率分布；分析售票窗口的服务时间； （4）第四步运用排队模型理论对铁路车站售票窗口排队系统特征进行分析，建立了基于可接受等待时间的售票窗口数目优化模拟模型，给出模型的算法和流程。通过模拟计算结果与西安站实际数据对比分析，证明该模拟模型的有效性。在实际运营中，由于客运高峰期和非高峰期会有较大异，车站可以通过实际调查对模拟模型的参数进行修正，得出优化后的售票窗口设置结果，从而为铁路车站决策提供依据。模拟模型的概念结构如图1所示。 旅客到达 售票窗口 间隔时间 服务时间 售票窗口排队系统模拟模型 售票窗口数量 平均等待时间可接受等待时间 买票旅客人数 图1铁路车站售票窗口排队系统模拟模型概念结构图 （5）通过上述系统进行了仿真程序的实现，旅客的到达时间间隔相互独立，我将根据采取的客流相关数据，从而来对火车站售票窗口排队系统的模型进行仿真。仿真计算高峰时期各个时段适合的售票窗口开放数量，与前文获得的实际状况作对比，从而验证模型及软件的有效性。并从优化窗口设置、优化售票服务、优化票额管理、统一协调运作以及加强信息管理各方面，给出西安站售票组织优化建议。1、售票服务系统由顾客和车站两部分组成，其中涉及到顾客、售票窗口(包括设备和工作人员)、车站的基础设施。这一系统的状态变化只在时间离散时刻发生，并且具有随机性，是比较典型的离散时间系统。因此在今后的工作中应重点研究离散系统仿真。离散事件系统仿真的一般步骤： 系统仿真：离散事件系统的模型一般可以用流程图或网络图的方式来描述。 选择仿真算法：其一是如何产生所需的随机的随机变量；其二是采用怎样的仿真方法对离散事件系统进行仿真，即仿真策略、仿真的方法。 建立仿真模型：根据己确定的仿真算法，建立仿真系统的计算机模型。 仿真结果分析：由于离散事件系统输入固有的随机性，每次仿真运行所得到的结果仅仅是随机变量的一次取样。 2、售票排队系统仿真流程分析 为了准确模拟售票排队系统的运行状况，满足排队系统优化的需要，仿真模型需实现两方面的要求： （1）准确模拟排队系统的运行。即准确刻画顾客到达、进入、等待、开始买票服务、离开。每一个细节反映队列、服务台的运行状态按实际状况，合理安排到达、服务事件先后顺序。 （2）实时统计和计算系统状态指标。即仿真模型要准确记录每一个乘客的到达时刻、开始接受服务时刻、离去时刻，并在仿真结束时计算并输出系统的性能指标。 2.3 研究方法（1）调查研究分析法 这个方法主要是对西安站客流情况展开实际调查，通过采集所需指标的数据，利用统计学分析客流分布规律重点研究了不同客流高峰时期窗口数量与旅客平均排队时间之间的关系。 （2）运用排队的基本理论建立模型 通过对服务对象到来及服务时间的统计研究，得出这些数量指标（等待时间、排队长度、忙期长短等）的统计规律，然后根据这些规律来改进服务系统的结构或重新组织被服务对象，使得服务系统既能满足服务对象的需要，又能使机构的费用最经济或某些指标最优。 （3）运用Flexsim系统仿真运用Flexsim系统仿真软件，根据实际到达的旅客人数，在保证旅客平均等待时间不超过最大接受排队长度的条件下，计算开设的窗口数量，在满足旅客需求的条件下，合理利用西安火车站资源。3. 本课题研究的重点及难点，前期已开展的工作本课题的重点在于了解及应用排队论，结合计算机仿真技术对火车站售票窗口排队系统进行模拟分析，能够对火车站售票情况进行预见估计，根据客流量情况来动态控制火车站售票窗口数目，帮助车站有效的利用资源，节约成本，提高旅客的满意度。本课题的难点在于西安火车站数据采集的准确性，由于该数据时离散型的随机数据可能存在较大的误差，影响模型结果。前期已开展的工作：查阅关于火车站售票系统研究的相关资料，了解并学习研究该课题所需用到的排队论方法的基本原理和Flexsim仿真系统的基本操作；并为进一步周密的设计做好充分的准备。4. 本课题的进度计划第1周 大量查阅相关资料，了解火车站售票系统的基本特征；第2周 基于以上资料，分析火车站售票系统存在的问题；第3周 对西安站客流情况展开实际调查，采集相关数据；第4周 找到有关火车站售票系统设计的外文资料，并翻译所找的外文资料；第5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周 大量查阅资料并学习关于排队论的知识；第8周 从基本的排队论理论出发，分析模型指标的特征和概率分布；第9周 探寻适合售票排队系统特征的模型和方法，并确定了模型及相关系统性能指标进行系统模型优化分析。第10周 确定具体的模型结构，将西安站人流高峰期时的数据与模型结合分析； 第11周 通过上机和书本的知识，了解并掌握Flexsim仿真系统的基本操作和具体功能；第12周 分析仿真系统的基本特征，将上述制定的模型用仿真系统进行仿真模拟；第13周 建立仿真模型计算高峰时期各个时段适合的售票窗口开放数量；第14周 与前文获得的实际状况作对比从而验证模型及软件的有效性；第15周 检查模型是否符合西安站的系统特征； 第16周 检查仿真系统的结果是否与采集的数据一致，并作优化分析；第17周 理清方案思路与步骤，撰写毕业论文；第18周 准备毕业设计答辩；5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 注：1. 正文：宋体小四号字，行距20磅。2. 开题报告由各系集中归档保存。3. 开题报告引用参考文献注释格式可参照附录E“毕业设计（论文）参考文献样式”执行。不进入论文，可以作为附件放在开题报告后面。参考文献1 纪莹,徐行方,基于排队论的售票厅售票组织优化J,交通与运输,2008(12),134-136 2 陆传赉,排队论M,北京,北京邮电学院出版社,19943 唐应辉,唐小我,排队论基础与应用M,成都,电子科技大学出版社,20004 曹玉华,乔亮,黄学飞,Delphi在排队论仿真中的应用J,森林工程,2006(4),70-725 赵雅芳,铁路客运站自动售票设备布局与配置数量仿真评价研究D,北京交通大学交通 运输学院硕士学位论文,20106 孟玉坷,排队论基础及应用M ,上海同济大学出版社,19897 孙荣恒,李建平,排队论基础M,北京科学出版社,20028 胡运权,郭耀煌,运筹学教程(第二版）M,北京清华大学出版社,20039 徐玖平,胡知能,李军,运筹学(II类)M,北京科学出版社,2004,247-27010 王莹,刘军,车站调度作业计划仿真建模的研究f,铁路计算机应用,2005(9) ,1-411 徐瑞华,运输与物流系统仿真M,上海同济大学出版社,200912 邓永录,随机模型及其应用M,北京高等教育出版社,199413 张佃中,谭小红,收费广场内车辆排队系统的仿真研究J,系统仿真学报,2006(4), 065-106614 张坚,医院门诊排队的模拟和优化建设J,系统工程理论与实践,1998(3) ,140-14415 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