垃圾分类清运方案设计的数学建模用什么模型？
城市生活垃圾收运系统数学模型分析
童欢欢、孙旭、赵有才
(同济大学环境科学与工程学院，上海200092)
简要阐述了城市生活垃圾产量的三种预测方法，即单一指数平滑法、线性回归分析法和灰色系统模型分析法。
方法，并参考物流配送系统运输车辆的优化调度，建立垃圾收运优化模型。
关键词:生活垃圾；收集和运输系统；系统模型
中国图书馆分类号:X32文献识别码:A文号:1005-8206(2009)04-0043-03
城市生活垃圾收运系统数学模型的初步分析
童欢欢、孙旭、赵有才
(同济大学环境科学与工程系，上海200092)
文摘:介绍了预测城市生活垃圾产量的三种方法，即单指数平滑法、回归法
分析方法与灰色系统模型。基于物流配送的运输车辆优化调度
系统，建立了垃圾收运优化模型。
关键词:生活垃圾；收集和运输系统；模型
接收日期:2009年2月-01
城市垃圾收集和运输是将垃圾从源头运送到场所。
处置场的全过程操作包括三个阶段:①收集。
收集——垃圾从源头到公共存储容器的过程；②
清运——指清运车辆沿一定路线将贮存容器内的垃圾运走。
垃圾并将其转移到垃圾转运站的过程(在某些情况下
，皮卡车可以直接将垃圾运送到处理处置场)；③
转运——指在转运站将垃圾装入大容量转运车。
长途运输到处理和处置场所。前1阶段需要处理垃圾。
调查垃圾的来源分布、数量和成分。
并预测；后两个阶段需要使用优化技术来清除和运输。
优化线路和中转站垃圾集散运输。
1城市生活垃圾产量预测方法
城市生活垃圾收运模式的设计是针对生活垃圾的
在正确预测垃圾产量的情况下，因为设计
收运方式不仅要满足当前垃圾生产的需求，
应该能够应付未来几年的变化。目前，国内
常用的数理统计方法是单指数平滑法，
线性回归分析，灰色系统模型分析。
1.1单一指数平滑法
Yt+1=aXt+(1-a)Yt .(1)
其中:t是时间；a是指数平滑系数，取值范围为0~
1;Xt为t时垃圾输出的实际观察值；当Yt为t时
垃圾产量的预测值；当Yt+1为t+1时，产生的垃圾量为
预测值。
1.2线性回归分析方法
y = A0+a 1x 1+a2 x2+…+amxm .(2)
其中:y是垃圾的预测产量；垃圾对Xi的影响
多重因子(I = 1，2，…，m)；Ai是回归线。
数字(I = 1，2，…，m)。
影响垃圾产生的因素有很多，比如人口、
工资收入、消费水平、生活习惯、燃料结构等。
对于许多因素，变量聚类法可以用来分析数据
行预处理。据介绍，经过数据处理，多元回归得分
分析方法中的许多变量，经过变量化和处理后，属于“同解”。
实际操作后，相当于一元回归的“人口模型”。
预测方法[1]。
1.3灰色系统模型分析方法
灰色系统模型(GM)包含模型的可变维数m。
和阶n，表示为GM (n，m)。在生活垃圾的生产中
GM(1，1)模型在预测中应用广泛。通过研究原著
时间序列数据累加后，数据会显得明亮
明显的指数规律，进一步分析，可以是垃圾。
产量预测。
在实际应用中，会产生灰色系统模型预测方法。
正误差，但线性回归分析法的预测结果较小。
因此，我们可以结合两种预测方法的特点，使用两种预测方法。
测量值的加权平均值作为垃圾产量的推荐值[2]。
2垃圾清运路线优化
垃圾物流是一种“高度分散的源头、场所”
以产量和质量的高度集中和季节性变化为特点。
“逆向物流”系统是一个从分散到集中的过程；和生活
物资供应的“正向物流”就是货物从集中到分散的过程。
两种物流虽然表现不同，但本质上也是有联系的。
部门。在环卫作业中采用先进的生活垃圾物流管理
环境健康工程
环境卫生工程
第17卷第4号
2009年8月
卷17第4期
2009年8月43日
环境卫生工程卷17
技术可以有效提高效率，降低成本。太垃圾了
皮卡车辆的选择和路线优化可以参考物流配送体系。
运输车辆的最优调度。
车辆调度问题一般定义为:对于一系列交货点/
在接收点组织合适的行驶路线，使车辆有序通过。
在他们满足一定的约束条件后(如对商品的需求、
交货量、交货时间、车辆容量限制、里程
限制，时空限制等。)，以实现某个目标(如道路
最短的路程，最低的成本，最少的时间，最好的利用车辆。
稍微等一下)[3]。
根据物流中的车辆调度问题[4]，建立了垃圾清除问题。
运输的基本模式。
用0标记垃圾中转站；有n个拾取点，分为
不要用1，2，…，n这个符号；完成清除任务所需的车辆
车辆数量为m，每辆车的运载质量为c；每个结算点
产生的垃圾量为GI (I = 1，2，…，n)；转运站和
每个取货点中任意两点之间的运输距离为dij (i =
0，1，2，…，n；J = 0，1，2，…，n)；顺序
k辆车的行驶路线称为第k个子路径，它包括畅通无阻的道路
传输点数为nk，Pk表示第k个子路径中的nk清除。
传输点的集合，其中元素Pki
(i=1，2，…，
Nk)代表第k个子路径中顺序为I的拾取点；Pk0，
Pknk+1
都代表中转站，即Pk0=Pknk+1=0。
Minz=
m
k = 1√
ni+1
i = 1 ∑ dPki-1 Pk i
，1≤nk≤n，k =1，2，
…，m；(3)
m
k = 1∑NK = n；(4)
（同neck）颈
i = 1 ∑gPk≤c，Pk= {Pki |i=1，2，…nk}，k=1，2，
…，m；(5)
PK 1∩Pk2 =φ；k1≠k2 k1=1，2，…，m；k2=
1，2，…，m .(6)
证明了一般的车辆优化调度问题属于组合优化。
启发式算法通常用于解决化学领域中的NP难问题
线求解。比如Eugênio de Oliveira Simonetto等人。
采用启发式算法、拍卖算法和动态惩罚法进行求解
讨论了巴西阿雷格里港24辆皮卡的调度问题。应该
问题包括1车库，和本市60 t垃圾清运一样。
，满足8个垃圾分类堆场的最低需求[5]。安杰伊
Jaszkiewicz等人使用了距离保持重组算子的遗传局部搜索算法
该方法解决了1个固废管理公司清理3万个垃圾的问题。
垃圾集装箱的车辆运输。这个问题包括1车库，2
垃圾填埋场。
优化问题不仅需要最短的总路线，而且需要实现
经济、环境、社会三赢。魏松等人提出，环可以是
环境和社会因素的信息被添加到优化模型中，即添加到现实中
路径的长度是加权的。得到了综合路线长度公式。
对于[7]:
C=α1α2α3Cs .(7)
其中:c为综合路线长度，km；Cs是实际的道路。
线路长度，km；α1为噪声影响权重；α2是大气影响。
重量；α3是交通状况权重。
3转运站设置
设立垃圾中转站可以更有效的利用人力物力。
力，充分发挥垃圾车的效益，确保装载质量。
大型垃圾转运车可以经济有效地长距离运输，
从而降低垃圾收集和运输的总成本。所以，一般来说，
当换乘距离超过某一临界值时，就需要设置换乘站。
目前广泛使用的是多目标评价模型[8]和整数规划模型[9]。
广泛应用于换乘站选择的决策中。
4运输优化
城市垃圾转运优化属于运输问题，主要包括
根据不同处置方式的处置能力，以及转运站对no
根据处置场地的运输路线和距离，确定各转运站的走向。
在不同处理场分配和运输的垃圾量。
如果有m个转运站A1、A2、...，它们将分别产生
原始垃圾量为a1，a2，…，am。另一个垃圾处理器。
n分，分别为B1，B2，…，Bn，可接受处置。
数量分别为b1，b2，…，bn。从Ai到北京的运输距离
(反映运输能力的经济性)是cij，等于生产量和处置量。
在平衡的情况下，
m
i = 1 ∑ai=
n
J = 1 ∑bj，求最经济(运输距离
最低)运输方案[10]。
数学模型:设Ai到Bj的出货量为Xiji，则
福建话
m
I = 1√
n
j = 1 ∑cijxij .(8)
n
j = 1 ∑ xij=ai，
m
i = 1 ∑ xij=bj，xij≥0，(i = 1，2，…
m；j=1，2，…，n).(9)
5结束语
将量化模型引入决策可以提高决策质量。
数量和水平，但要注意城市固体废物的收运系统
规划设计涉及许多相互联系、相互制约的因素。
它涵盖经济、环境和社会方面。因此，在建立
建模时应综合考虑各种因素，经过反复比较和
权衡，最后得到最好的生活垃圾(续48页)
44
环境卫生工程卷17
收集和运输方式。
参考
李国建，赵爱华，张毅。城市垃圾处理项目[M]。北京:科学出版社，
2003.
李金辉，王伟，王洪涛。城市固体废物的规划与管理[M]。北京:中国。
环境科学出版社，2007。
[3]郭，，李军.车辆优化调度研究现状综述[J].西南交通大学
报纸，1995，30 (4): 376-381。
[4]张，刘坤奇，。一般车辆优化调度问题的改进解法
传输算法[J]。计算机工程与应用，2004，33: 207-211。
﹔5﹔eugênio de Oliveira Simonetto，Denis Borenstein。决策支持系统
固体废物收集的运作规划〔J〕。废物管理人员，
2007,27:1286-1297.
〔6〕 Andrzej Jaszkiewicz，Pawei Kominek。带距离的遗传局部搜索
车辆路径问题的保持重组算子〔J〕欧元J操作
第2003年的决议:352-364。
[7]魏松，刘建国，聂永峰。城市生活垃圾收运路线优化研究[J].环境卫生
工科，2008，16(1):11-15。
〔8〕吉尔·伊扎克，凯勒曼·阿哈龙。选址的多准则模型
固体废物转运站:以色列阿什杜德的案例。地理杂志，1993，
29 (4) : 377-384.
[9]贾传兴，彭，，，等.城市垃圾中转站选址优化模型的建立.
及其应用[j]。环境科学学报，2006，26(11):1927-l 931。
[10]杨凯尹建刚。上海中心城区生活垃圾收运处置规划的多维分析。
[j]。世界地理研究，2005，14 (2): 44-50。
作者简介:童欢欢(1985-)，硕士，主要从事垃圾收运系统优化研究。
研究。
对于模糊运算，权重应该归一化，如表2所示。
3.3综合评价结果
综合评价可以通过R和a的模糊合成运算得到。
价格结果。
污泥样品1: a r = (0.022，0。033, 0.945);
污泥样品2的价值:a r无法实现；
垃圾样本3: a r = (0。747,0.253,0,0).
评价结果表明，污泥堆肥样品1“已分解”
等级成员资格为0。022，而且年级隶属“分解得很好”。
0，“基本成熟”等级属于0。033，“未腐烂”
“熟”级隶属度为0。945.根据最大隶属度，
那么，堆肥样品等级是“未成熟”。污泥堆肥样品2
因为最初的C/N (7。13)低于堆肥结束时的水平。
C/N (16)，导致a值r不能达到，表明当污染
当污泥堆肥的初始碳氮比小于或等于最终碳氮比时，该方法不适用。垃圾堆
肥料样品3根据最大隶属原则进行评价。
年级“分解”了。评价结果与实际相符。
4结论与展望
在高温好氧堆肥中，合适的污泥(初始碳氮比
堆肥和生活垃圾堆肥的腐熟度≤C/N。
统一评价指标，如堆肥高温期持续时间，ηC/N、
NH3-N/NO3-N、GI和NH3-N (ηNH3-N)的降解率
) 5
用模糊数学综合方法评价堆肥质量
综合评价观。在众多堆肥材料中，本研究是建立在。
模糊数学模型仅适用于污染(初始碳氮比≤最终碳氮比)。
污泥和生活垃圾堆肥腐熟度的评估，而其他堆肥
该材料需要进一步验证，以便更好地优化成熟度指数。
参数，提高其普遍适用性，以提高堆肥的腐熟度
评价体系。
参考
[1]唐，，薛志勇，等。
研究[J]。浙江农业学报，2003，15 (5): 293-296。
焦中阳，吴，。污泥堆肥腐熟度的检测与评价[J].中国的给水排水，
2004,20 (7):28-30.
任顺荣，邵。畜禽废弃物堆肥腐熟度的评价方法[J].天津
农业科学，2005，11 (3): 34-36。
[4]包，周启兴，，等.鸡粪堆肥过程中各种含氮化合物的变化
成熟度评价指数[J].农业环境科学学报，2007，26 (4): 1532-1537。
【5】Domeizel M，Khalil A,《紫外光谱:一种监测工具》
腐殖化和提出堆肥腐熟指数〔J〕。生物资源
技术，2004，94:177-184。
〔6〕珍妮·I·B·B，杰克·T·T，格雷格·J·B
用于抑制植物病原体的堆肥的腐熟度和稳定性
〔J〕。应用土壤生态学，2006，34 (1) 65-81。
[7]黄，，黄国和，等.灰色聚类法在堆肥腐熟度评价中的应用.
J.安全与环境学报，2005，5 (6): 87-90。
薛，张增强，易爱华，等。堆肥腐熟度评价的灰色关联分析
应用[J]。环境卫生工程，2006，14 (5): 7-8。
钱、孙毅、李道堂。模糊综合评判法判断堆肥腐熟度的研究[J].上海
环境科学，2001，20 (2): 85-87。
[10]蔡华帅，彭，李铭，等。模糊数学方法在垃圾堆肥质量评价中的应用。
应用[J]。重庆建筑大学学报，2006，28 (4): 87-89。
[11]王敦球，潘生。模糊综合评判法在堆肥腐熟度评价中的应用[J].农业
环境科学学报，2005，24 (S): 212-215。
李。污泥堆肥腐熟度的研究[D].北京:中国科学院生态环境研究中心，
1999.
[13]袁荣焕。城市垃圾堆肥腐熟度的试验研究[D].重庆:重庆大学，
2004.
GB 7959-1987无害化粪便卫生标准[S]. 59638+0985986867
[15]金龙，赵有才。计算机和数学模型在固体废物处理和资源利用中的应用。
雍[米]。北京:化学工业出版社，2006。
作者简介:张勇涛(1980—)，硕士，主要从事固体废物回收与处置。
研究和教学。
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