问题:城市生活垃圾分类推进后,运输链条随之变得更复杂。一方面,分类类别增多使收运路线更细、更长,车辆空驶和重复绕行更容易出现;另一方面,中转站点位与处理能力匹配不足,易导致拥堵、等待甚至二次转运;同时,收运车辆频繁启停、行驶里程增加,也带来碳排放和运营成本同步上升。如何多类别、时效、容量、道路条件等约束下——实现“少跑、快转、低排”——成为城市精细化治理需要直面的现实问题。 原因:这些难题的核心,是一个多目标、多约束的系统优化问题。传统只盯单一目标的路径规划或单点选址决策,往往难以同时兼顾成本、效率与减排;而电力系统工程中常用的调度优化、约束检验、鲁棒性评估等方法,具有较强的跨场景借鉴价值。本届全国大学生电工数学建模竞赛以“以赛促研、以赛促学”为导向,由中国电机工程学会电工数学专业委员会、国家电网有限公司、中国电力科学研究院联合主办,强调将电工技术、数据分析与工程优化结合,为这类复杂现实问题提供了实践平台。来自31个省(区、市)的968所高校、1万余支队伍同场竞技,也促使参赛队伍在模型严谨性与落地可行性上同步打磨。 影响:该校计算机与软件学院学生团队在竞赛中获得全国二等奖2项、三等奖2项,刷新了学校在这一赛事中的最好成绩。更重要的是,团队以问题为牵引提升了建模与工程化能力:围绕垃圾分类运输中的“路径冗余、中转站布局不合理、高碳排放”三项痛点,将其拆解为可计算、可验证的核心任务,形成“选址—路径—碳排放”协同优化思路,覆盖中转站选址合理性检验、多约束条件下的路径优化以及多车辆协同调度等关键环节。通过假设检验与约束验证,模型在降低无效里程、控制运营成本、削减碳排放诸上给出了可量化的改进空间,为城市环卫运输精细化管理提供了可复用的决策框架,也体现出工科竞赛面向社会治理的应用取向。 对策:成绩的取得,离不开跨学科协同培养机制的支撑。据介绍,指导教师围绕“课堂知识—工程问题—竞赛表达”的转化链条,帮助学生贯通数学建模、算法设计、工程约束理解与结果解释,提升从抽象建模到方案论证的完整能力。实践表明,面对复杂工程问题,单一学科的知识储备往往不够,需要通过“数据—模型—验证—迭代”的闭环训练,形成可解释、可推广、可落地的方案。下一步,学校将继续深化产教融合,依托竞赛与科研平台,面向新型电力系统与城市低碳治理等场景,强化学生多目标优化、系统仿真、工程决策等上的综合能力,推动更多成果从赛题走向实际应用。 前景:随着新能源占比提升、城市治理精细化程度加深,跨学科建模与优化决策的需求将持续增长。无论是电网调度的安全经济运行,还是城市环卫与物流体系的低碳转型,都离不开对复杂系统的定量分析与协同优化。可以预见,围绕“数据驱动、算法赋能、工程约束”一体化的人才培养,将成为高校服务能源转型与城市治理现代化的重要发力点;以权威赛事为牵引的实践训练,也将发现问题、锤炼能力、促进成果转化等上发挥更大作用。
从城市垃圾分类运输的“末端环节”切入,到建立可验证、可迁移的协同优化模型,此次竞赛成果体现出工程教育回到真实问题、用科学方法提升治理效能的趋势;面向绿色低碳与数字化转型的双重课题,持续完善跨学科人才培养体系,让更多青年在解决现实难题中增长本领、贡献智慧,才能为城市治理现代化与能源转型提供更扎实的创新动力。