利用排队论理论对加气站加气高峰时段服务质量评价及制定优化措施

1、通工程学题目：利用排队论分析评估加气站服务质量组员：谢荣；张宝宝；王永顺单位：中国矿业大学交通运输2011-1班时间：20131128利用排队论分析评估加气站服务质量谢荣王永顺张宝宝中国矿业大学 矿业工程学院 交通运输2011-1班摘要：现今大气污染和石油紧缺促使越来越多的出租车、公交车以及私家车改用天然气做燃料，对压缩天然气加气站的需求也逐渐增加，天然气轿车加气难的现象开始在多个大中城市中凸显.加气站普遍存在高峰期排队现象，论文利用排队论理论对加气站服务建立模型，使所建模型分析评估并制定优化方案.我们以徐州市三环南路加气站为例，依据实际调查数据结合模型对服务质量进行分析评估，并依据评估结论提

2、出整改方案.关键词：加气站；排队论；M/M/C模型； 分析评估引言：随着我国社会经济的快速发展，我国道路运输业和汽车工业取得了奇迹般的发展，特别是我国加入世贸以来及近几年来我国为了应对世界金融危机所采取增加内需的一系列措施使得我国的汽车保有量猛烈增加，截至2012年底，我国机动车保有量已达2.4亿辆，机动车驾驶人达2.6亿人，其中汽车驾驶人年增长 2647万，首次突破2亿.但是随着我国汽 车数量的增加，造成石油资源的供应紧缺和严重的大气污染，在此背景下天然气成为各级政 府大力推广的重要清洁能源。但与此同时也伴着着很多问题。例如，越来越多的出租车、公交车以及私家车改用天然气做燃料，对压缩天然气加

3、气站的需求也逐渐增加，但是由于加气站的分布不合理，管理存在缺陷，对安全水平要求高以致加气站的服务能力不足，所以天然气轿车加气难的现象开始在多个大中城市中凸显。加气站普遍存在高峰期排队现象， 论文利用排队论理论对加气站服务建立模型， 使所建模型分析评估并制定整改方案。 我们以徐州市 三环南路加气站为例，依据实际调查数据结合所建模型提出加气设备最优配置方案，以提高加气站的服务效率和水平。1。排队论排队是交通中经常遇到的问题，如信号控制交叉口等候通过的车辆、加油站等待加油的汽车、汽修厂等待维修的车辆、港口等待停泊的船只等。在排队论中把服务系统中这些服 务的客体称为顾客。由于系统中顾客的到来以及顾客在

4、系统中接受服务的时间等均是随机 的，因此排队现象是不可避免的。对于交通中随机服务系统，若扩大系统服务设备，会提高服务质量，但会增加系统费用， 造成不必要的浪费。 若减少系统设备，能节约系统费用，但可能使顾客在系统中等待的时间 加长，从而降低了服务质量，甚至会降低整个交通服务系统的运转效率。因此，对于交通管理人员来说，解决排队系统中的问题是：在服务质量的提高和成本的降低之间取得平衡，运用排队论理论方法找到最适当的解。排队论，又称随机服务系统理论是一门研究拥挤现象(排 队、等待)的科学.具体地说，它是在研究各种排队系统概率规律性的基础上，解决相应排队系统的最优设计和最优控制问题。实际的排队系统虽然

5、千差万别，但是它们有以下的同特征：(1)有请求服务的人或物-顾客；(2)有为顾客服务的人或物，即服务员或服务台；(3)顾客到达系统的时刻是随机的，为每一位顾客提供服务的时间是随机的，因而整个排队系统的状态也是随机的。排队系统的这种随机性造成某个阶段顾客排队较长，而另外一些时候服务员(台)又空闲无事.任何一个排队问题的基本排队过程都可以用下图表示：1.1 M/M/C 模型根据日常对加气站的观察和有关资料的查阅，得知到加气站加气的车辆是随机的、服从泊松分布，而加气站服务每台车的时间是服从负指数分布的。结合以上观点，加气站高峰排队问题符合排队论中多通道等待模式M/M/Co此模型是指适合下列条件的排队

6、系统：(1)输入过程-顾客源是无限的，顾客的到达过程是泊松过程；(2)排队规则-单队，对队长无限制，先到先服务；(3)服务机构-多服务台，各服务台工作相互独立， 且服务时间均服从参数为 科的负指数分布。此外，还假定服务时间和顾客到达的间隔时间相互独立.该排队系统的示意图如下图所示。1.1.1 M/M/C 模型转移过程设单位时间到达系统的顾客数为入，每个服务台单位时间服务完的顾客数为中服务台数为C.由于顾客到达为泊松过程， 且顾客源无限，因此，系统在各种状态的情况下,系统的“出生率”(顾客达到率)等于入。由于是多台服务，系统的服务率(“死亡率”)与系统中的顾客数n以及服务台数有关，当 n<

7、c时，系统服务率为 n科,当n>c时，系统服务率为c科.所以,系统在稳态的情况下的状态转移图如下n> c根据该状态转移图有如下平衡方程:P0Pn 1P1(n 1)Pn 1 c Pn 1Pn 1(cn Pn)PnPn1.1.2 系统指标的计算公式由上述方程可解得如下系统指标:P0c1()n()cn 0 n!c!Pn()nP0, n!()nLsLqPwLqn cc!cP0,1c!)c(c 1)!(cP0WqWsLqWq(1)对长Ls加气站系统中的平均车辆数,包括排队的车辆和正在接受服务的车辆;(2)排队长Lq-加气站系统中排队等待服务的平均车辆数(3)逗留时间 W加气车辆在系统中的平均

8、逗留时间，包括排队时间和接受服务时间;(4)等待时间 W 一位加气车辆排队等待的平均时间；(5)系统中没有顾客的概率 P0-一即所有加气服务设施都空闲的概率；(6)系统中有n辆加气车辆的概率 Pn；(7)加气车辆到达系统时，必须排队等待的概率Pw2。案例分析结合徐州市三环南路加气站的实际调查情况，运用所建的排队模型， 展开研究分析，对此加油站的服务能力做出合理的评估及依据评估结果提出整改方案。2.1加气站车辆到达过程和加气站服务过程2。1。1车辆到达过程单位时间(min)加气站到达车辆数统计见下表:单位时间车辆到达数规律统计表到达车辆数012345次数45211084到达车辆数678910次数

9、61021经检验加气站单位时间车辆到达数规律服从入=1。6的泊松分布2.1 o 2加气站服务过程加气站对每辆加气车辆的服务时间见下表:服务时 间2min -3min3min -4min4min -5min5min 6min6min 7min次数3820111经检验得到每辆车的加气服务时间服从参数U=0.31辆/min的负指数分布。3。模型应用对徐州市三环南路加气站的实际，情况统计结果处理所得入=1。6 u =0.31 C=6代入所建白M/M/C模型，得：P0=0。238%1c 1 ()n ()c Cn 0 n! c! cLq()c(c 1)!(c)2Po=4。22 (辆)L s Lq =9.4

10、1 (辆)1Ws Wq =5.88(min) LqWq 一=2。638 (min)结合我们对加气车辆司机的问询调查情况：(1)加气车辆在系统中的平均逗留时间，包括排队时间和接受服务时间约为：10。5min；(2)加气车辆在系统中的可接受最大逗留时间约为：Wm12 9min；可得：Ws=5.88<9。1 Ws Wm利用模型和统计数据求解出的结果与向司机问询统计的数据相近，但是偏小；分析认为这可能是由于司机等待时心情急躁心理感觉的时间比实际过得慢或是司机对等待时间长的加气经历记忆深刻， 所以造成问询得到的加气车辆在系统中的平均逗留时间偏大；加气车辆在系统中的平均逗留时间大约是加气车辆在系统中

11、的可接受最大逗留时间的一半.综上所述徐州市三环南路加气站的服务质量良好 ，基本可以满足加气车辆的服务需求。但是随着燃气汽车技术的逐步成熟可靠和石油资源的进步紧缺以及对城市汽车尾气的治理力度的加强，我们预测将有更多的公务车和私家车使用燃气的动力方式，同时随着徐州市高架桥的建设和新市区的发展会在三环南路和三环东路吸引更多的交通量.按照徐州市三环南路加气站现在规模和管理运行方式所能提供的服务能力，不久必定会出现不能满足加气车辆的服务需求现象。我们课题小组根据调查和研究时观察到徐州市三环南路加气站在管理运行方式中存在 不合理现象及所处环境的不利影响，简单提出一些整改方案提升加气站的服务能力。 不合理现

12、象及对应的改进措施：(1) 加气站的建设位置只考虑到了离道路交叉口近，有大量的顾客源，但是过于靠近道路交叉口会较大程度上影响加气车辆驶入和驶出加气站。有的过路车辆 为了躲过红灯会从加气站中驶过，有的车辆会在加气站出口通道上等待绿灯 信号.这样会影响加气站的正常工作，使得加气站服务能力降低。以后在建设 类似加气站时应不要过分靠近交叉口，要保持一定距离。(2) 加气站只有一个储气罐车，换罐工作做得不够及时， 常会出现加气站没气可加的现象。这导致加气站服务中断，这不仅影响了加气站的效率，还给广大司机造成不便。加气站应努力做好储气罐车储量的监控，当储量小于一定值时 应及时联系燃气供应部门，做到燃气罐车

13、的及时更换加气站示意图长 安 路三环南路Qjt号灯(3) 加气站服务台设备会出现故障，有维修不及时的现象出现，这会造成加气站服务能力的大幅下降.在加气站管理工作中要做好设备的日常保养定期检查快 速维修工作，提高系统的可靠度保证系统正常运行(4) 加气站对加气车辆缺少管理和引导，导致加气车辆有插队和抢行现象，这不仅使得加气站系统的服务能力浪费，还存在严重的安全隐患。加气站应安排专门的工作人员对加气车辆进行管理和引导。(5) 加气站加气的出租车和公交车已基本做到加气费用支付电子化，且使用效果明显，但是私家车还基本上采取加气服务台现金支付方式，这在一定程度上也会影响加气站的服务能力。随着燃气动力的私

14、家车的增加，这必然成为提高加气站服务能力的瓶颈。加气站应设有专门的现金收取的服务台，私家车司机在等待时可以提前做好支付工作。(6) 加气站的标志牌安装的角度存在不足在主要方向不易识别，容易导致加油车辆误入加气站.应该根据加气站入口方向的视角设置易于辨识得标志牌，减少此类情况的发生。有时清洗车辆会停放在出入口，这严重影响了加(7) 加气站入口有一小型洗车站，气车辆的进出速度，应进行搬迁。(8) 有加气车辆从出口驶入的现象，这会使得加气站加气车辆的进出出现混乱，降低系统的服务能力。应严格控制出入口，只能单向进出(9) 加气站服务台的工作效率不高，有巨大的提升空间.改善加气工作的方法可以大幅提高加气站的服务能力，下面是前后的对比：加气车辆才能驶入加气点，这样必定造成加气设备的不必要的空闲，使得每辆加气车对加气设备的占用时间增加，降低和加气设备的工作效率；把这种方式改成，每个加气点