摘要
近年来，随着我国铁路事业的迅猛发展，铁路的运输能力得到了大幅度提升。在客运技术与速度提高的同时，作为旅客体验铁路服务的一个必要环节，售票环节的重要性也随之提高。然而大型客运站真实的售票过程极为复杂，旅客的行为受事件驱动，他们的状态在一些不均匀的离散时刻发生改变且其变化的内部 机理非常复杂，离散时间点一般不能确定，这是典型的离散事件系统，通常无法利用一般的数学方法进行描述。我们通常采用离散事件系统仿真的方法来解决此类问题，它是解决此类问题的最有用处的方法之一。
要对系统进行仿真研究，首先就必须建立起系统的仿真模型。本文在阅读大量文献的基础上，简单介绍了离散事件系统的建模与仿真方法，并对北京西客站售票大厅建立离散事件系统仿真模型，对旅客售票过程进行了优化改善。
关键词：离散事件,系统仿真
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Abstract
In recent years, with the rapid development of China's railway business, railway transport capacity has been improved significantly. The process of Buy a ticket became more and more important , while the technology and speed had Substantially Improved.But the process in the real world is so complex that we can not use Mathematical methods to study it. The most useful way to study this case is to Simulate the Discrete Event System.
Simulation study of a system, we must first establish a system simulation model. On the base of studying a lot of academic articles this thesis simplely introduced the discrete event systems modeling and simulation methods and established the discrete event systems of Beijing West Railway Station. Simulated and optimizated the process of Buy a ticket
KEYWORDS：discrete event , system simulation .
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1.
概述 ................................................................................................................................... 5 1.1. 售票服务环节研究 ................................................................................................... 5 1.2. 离散事件系统 ........................................................................................................... 5 1.3. 离散事件系统仿真研究现状 ................................................................................... 5
1.3.1. 离散事件系统建模 ........................................................................................... 5 1.3.2. 离散事件系统仿真 ........................................................................................... 6 1.3.3. 离散事件系统仿真数据分析 ........................................................................... 6
2. 离散事件系统建模与仿真介绍 ....................................................................................... 7
2.1. 基本概念 ................................................................................................................... 7
2.1.1. 实体（Entity） ............................................................................................... 7 2.1.2. 属性（Attribute） ......................................................................................... 7 2.1.3. 状态（State） ................................................................................................. 7 2.1.4. 事件(Event) ..................................................................................................... 8 2.1.5. 活动(Activity) ............................................................................................... 8 2.1.6. 进程(Process) ................................................................................................. 8 2.2. 离散事件系统建模仿真研究的一般步骤 ............................................................... 8 2.3. 系统建模 ................................................................................................................... 9
2.3.1. 确定仿真目的 ................................................................................................... 9 2.3.2. 正确描述系统 ................................................................................................... 9 2.3.3. 确定输出函数 ................................................................................................. 10 2.4. 确定仿真算法 ......................................................................................................... 10
2.4.1. 随机数和随机变量的生成 ............................................................................. 10
2.4.1.1. 随机数的产生 ..................................................................................... 10 2.4.1.2. 随机变量的产生方法 ......................................................................... 10 2.4.2. 离散事件系统仿真策略 ................................................................................. 10
2.4.2.1. 事件调度法（Event Scheduling） ................................................. 11 2.4.2.2. 活动扫描法（Activity Scanning） ............................................... 11 2.4.2.3. 进程交互法（Process Interaction） ........................................... 11
2.5. 建立仿真模型 ......................................................................................................... 11
2.5.1. 仿真模型主要成分 ......................................................................................... 11 2.5.2. 仿真程序流程管理 ......................................................................................... 12
2.5.2.1. 对时间进程的管理 ............................................................................. 12 2.5.2.2. 对同时事件的管理 ............................................................................. 13 2.5.3. 完成仿真模型 ................................................................................................. 13 2.6. 仿真结果分析 ......................................................................................................... 13 3. 北京西站售票大厅离散事件系统建模仿真 ................................................................. 13
3.1. 仿真目的 ................................................................................................................. 14
3.1.1. 得到不同时段合理服务窗口数 ..................................................................... 14 3.1.2. 验证规范行人间隔能够提高服务效果 ......................................................... 14 3.1.3. 优化调度间隔 ................................................................................................. 14 3.2. 西站售票大厅离散事件系统建模 ......................................................................... 14
3.2.1. 建模思路 ......................................................................................................... 14 3.2.2. 实体及其属性、状态、活动和相互影响 ..................................................... 15 3.2.3. 事件及其引发的状态变化 ............................................................................. 16
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3.2.3.1. 选队事件 ............................................................................................. 16 3.2.3.2. 旅客到达队列 ..................................................................................... 17 3.2.3.3. 开始服务事件 ..................................................................................... 17 3.2.3.4. 结束服务事件 ..................................................................................... 18 3.2.3.5. 换队活动 ............................................................................................. 18 3.2.3.6. 调度活动 ............................................................................................. 19 3.2.3.7. 窗口开闭调度活动 ............................................................................. 20 3.2.3.8. AnyLogic平台中的行人智能体 ........................................................ 20
3.3. 确定仿真算法 ......................................................................................................... 21
3.3.1. 仿真中的随机变量 ......................................................................................... 21
3.3.1.1. 旅客到达数 ......................................................................................... 21 3.3.1.2. 服务时间 ............................................................................................. 23 3.3.1.3. 行人间隔 ............................................................................................. 25 3.3.2. 仿真策略 ......................................................................................................... 26 3.4. 仿真模型 ................................................................................................................. 27 3.5. 仿真结果分析 ......................................................................................................... 32
3.5.1. 不同时段合理窗口数 ..................................................................................... 32 3.5.2. 规范行人间隔作用验证结果 ......................................................................... 34 3.5.3. 优化调度间隔 ................................................................................................. 35
4. 全文总结与展望 ............................................................................................................. 35
4.1. 全文总结 ................................................................................................................. 35 4.2. 展望： ..................................................................................................................... 35 5. 参考文献 ......................................................................................................................... 36 6. 致谢 ................................................................................................................................. 37
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1. 概述
1.1. 售票服务环节研究
随着国家对铁路事业的投入越来越大，我国铁路事业无论在技术与速度上都有了大幅度的提高。与此同时售票服务环节作为旅客接受铁路服务的必要环节，其重要性也随之提高。如何提高该环节中旅客的满意程度，成为车站管理者关注重点。而旅客在购票环节中等待、接受服务，换队等行为通常是发生在离散的时间点上的，因此旅客购票流程构成了典型的离散事件系统。离散事件系统是一种广泛存在于工程技术、军事、经济、物流、计算机网络等领域的常见系统。这些系统的状态在一些不均匀的离散时间点上发生变化，而且其变化的内部机制非常复杂，通常数学方法很难描述。国内外通常采用离散事件系统仿真的方法进行研究。它是研究这类系统最有用处的方法之一。 1.2. 离散事件系统
所谓离散事件系统是指状态只是在离散时间点上发生变化，而且这些离散的时间点一般是不确定的系统（随机的）。如：订票系统、库存系统、加工制造系统、交通控制系统、计算机系统等。
离散系统中状态在时间上和空间上都是离散的。系统中各事件以某种顺序或在某种条件下发生，并且大都属于随机性的，或由于随机的输入，或由于系统元素的属性值作随机变化。因此对这类系统的研究往往很十分困难。经典的概率及数理统计理论、随机过程理论虽然为研究这类系统提供了理论基础，并能对一些简单系统提供解析解，但对工程实际中的大量系统，只能依靠离散事件系统仿真的方法来加以研究。
1.3. 离散事件系统仿真研究现状
国内外对于离散事件系统仿真的研究主要集中在三个方面：离散事件系统的建模、离散事件系统仿真和离散事件系统仿真输出数据的分析。 1.3.1. 离散事件系统建模
离散事件系统建模是离散事件系统仿真研究的前提，一切研究都是建立在模型建立好的基础上，因此这一部分研究比较成熟。20世纪自80年代初期，哈佛大学著名的学者何毓琦教授提出对离散事件动态系统(Distributed Event Dynamic System,DEDS)理论进行研究以来，许多研究人员围绕此问题在不同层次或使用不同数学工具进行了描述，形成了许多完整的方法体系，出现了多种形式的DEDS模型设计方法。如：马尔科夫链模型、时序逻辑模型等。
另外离散事件系统模型有许多衍生的模型，其中应用最广的是耦合离散事件系统（coupled DEVS）和并行离散事件系统（parallel DEVS）。
耦合离散事件系统模型特点是它可以描述多个组件耦合而形成的系统结构。在耦合系统中基本组件间有着输入与输出的耦合关系。耦合事件将互相耦合的输
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