计算机仿真技术在高等教育中的应用

李　迎（华北电力大学,河北　保定　071000）

计算机仿真技术在高等教育中的应用

李迎
（华北电力大学,河北保定071000）

摘要：计算机仿真技术对高等教育的发展的作用越来越大。计算机仿真技术可以应用到高等教育的实验，教学等各个方面，使学生对于课程的理解更加容易，对所学科目有更直观的理解，和感受，并且能够有效的降低教学成本，节省教育资金，最大效用的发挥现有资源的价值爱。本文通过介绍计算机仿真技术在交通流和排队论中的具体应用，具体的阐述了交通流和排队论在现代高等教育领域中的作用和地位，并且可以直观的了解到，计算机仿真技术对推动高等教育的发展发挥着不可替代的作用。

关键词：计算机仿真技术;高等教育;交通流;排队论

如今，高等教育的发展也越来越得到重视。随着科技的发展，计算机仿真技术的应用范也越来越广。然而在高等教育的教学中，由于教育资金的限制，不可能所有高校都配备一流的真实的实验设备，而计算机仿真技术成本低廉，把计算机仿真技术应用在高等教育中，能够有效的推进高等教育的发展，降低教育教学成本，使学生能够对于科学的理解更加深刻。

计算机仿真技术是涉及现代学科最多的一门新型技术之一。它涉及到数学(包括数值分析)、统计学、运筹学、系统论与系统工程学、管理学等。同时，计算机仿真技术已经渗透到了社会的各个领域，包括交通领域，制造领域等。把计算机仿真技术应用到高等教育中，能够使学生对于所学专业知识产生更加深刻的理解，并且可以有效的降低成本，节省教育经费。下面将以交通流问题和排队论问题为例，具体解释计算机仿真技术的特点和优势。

1　计算机仿真技术应用实例

交通流问题和排队论问题是生活中常见的问题。首先，如今交通已经成为世界性的难题，交通堵塞带来了巨大的社会压力和经济损失。作为交通工程学的基础理论，多年来交通流理论广泛应用于交通运输工程的许多研究领域:如交通规划、交通控制道路与交通工程设施设计等方面。利用计算机仿真的方法，可以使学生更加深刻的认识交通流的本质，加深对交通理论的理解。第二，排队论(QueuingTheory)，是研究系统随机聚散现象和随机服务系统工作过程的数学理论和方法，又称随机服务系统理论，为运筹学的一个分支。排队论的数学公式很复杂，但是通过计算机仿真的方式，学生可以直观的看出排队理论的本质。

2　交通流问题

交通流理论主要有四个方面的应用。

2.1概率论的应用

通常是利用概率论的方法探究车流分布情况。车流统计情况的分布是利用概率论的方法探究交通情况，并且也会应用在弯道长度设计、人行横道信号灯设计、道路通行能力及道路限速方面的确定等方面。

2.2排队论的应用

排队论是研究分析某一对象出现排队并产生拥挤现象的一种数学分析理论。同时也是运筹学研究方向的一个重要分支。排队论研究的主要问题是对象排队时间，排队长度计算，以使得能够合理协调、分析“被服务的对象”与“提供服务的系统”之间的联系，使得能够尽量满足被服务对象的要求，并且能够降低经费支出。

2.3车流波理论

首先将交通流比作为一种流体，把道路车流的密度比作为车流波。车流波的理论就是假设车流情况因道路情况或者交通情况的突变从而导致道路车流密度突变时，在道路中产生传播的交通波，然后分析车流的密度及车流的速度等参数变化。

2.4跟车理论

运用动力学方法研究车辆行驶时，后车行驶状态受到前车的影响，此理论就是用数学方法分析这种影响。因为分析的对象是一辆车辆在道路行驶过程中的相互影响，因此是一种微观分析。在车流连续的时候，后车通常要与前车保持一定的行车距离所以要经常跟随变化车速。交通流的问题可以用计算机仿真的方法进行分析。其中，元胞自动机是非常常用的方法。散布在规则格网(LаtticeGrid)中的每一元胞(Cell)取有限的离散状态，遵循同样的作用规则，依据确定的局部规则作同步更新。大量元胞通过简单的相互作用而构成动态系统的演化。

在建立模型时，以每一个元胞为一个车辆，设定每一个车辆的速度及其他的参数，设置车辆的行驶行为和随机变化规则。这样就可以模拟复杂的交通现象。并且经过分析，人们不仅可以得到每个车辆的参数，并且可以得到整体交通状况的宏观参数。通过这种方法，可以简化交通流问题，使学生更加容易的理解交通流理论，并可以通过这种方式，验证新的解决交通拥堵问题的方法。

3　排队论

排队论(queuingtheory),或称随机服务系统理论，排队论研究的内容有3个方面：统计推断，根据资料建立模型；系统的性态，即和排队有关的数量指标的概率规律性；系统的优化问题。其目的是正确设计和有效运行各个服务系统，提高服务效率。分析排队论的数学方法很复杂，但是通过计算机仿真的方法，可以很直观的看出排队状态。

在建立模型时，首先设置顾客到达服务系统的规律，一般用两个顾客到达的时间间隔描述。然后确定排队规则，一般有三种：等待制，损失制，混合制。最后设置服务机构。通过仿真的方法，可以计算服务系统的各项指标，为改进服务系统提供依据。

4　结语

通过以上两个例子，可以看出，计算机仿真技术在高等教育中的地位是十分重要的，并且会使得高等教育的发展更加迅速。

参考文献：

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[3]欧忠辉.关于交通流模型中的若干问题[D].复旦大学,2004.

作者简介：李迎(1994-),男，河北河间人，本科，研究方向：自动化。