道路交通擁擠預(yù)測(cè)模型研究

崔藝林 韓闊 王碩

摘 要 基于導(dǎo)航軟件的不足，我們對(duì)導(dǎo)航軟件原有的預(yù)測(cè)時(shí)間的功能加以改進(jìn)，有時(shí)在堵車(chē)的情況下，汽車(chē)的行駛速度是緩慢的，通過(guò)導(dǎo)航軟件所測(cè)得的速度不準(zhǔn)確，以致估計(jì)通過(guò)交通堵塞的時(shí)間很不準(zhǔn)確，我們可以構(gòu)建一個(gè)物理量，速度間距比，即速度與兩車(chē)車(chē)頭之間的距離。運(yùn)用層次分析法對(duì)道路進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，計(jì)算得分利用聚類(lèi)模型將道路通行狀況分為5個(gè)等級(jí)，即非常擁堵、擁堵、一般、通暢、非常通暢，對(duì)道路通行狀況進(jìn)行合理評(píng)價(jià)，運(yùn)用灰色預(yù)測(cè)模型根據(jù)歷史的擁堵情況對(duì)未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)[1]。

關(guān)鍵詞 速度間距比;灰色預(yù)測(cè);層次分析;聚類(lèi)

1問(wèn)題重述

目前隨著人民生活水平的提高，車(chē)輛成為出門(mén)的必需品，人們都會(huì)駕車(chē)出行，在一定的時(shí)間段會(huì)造成高峰期，導(dǎo)致了目前經(jīng)常出現(xiàn)的交通擁堵?tīng)顩r，在導(dǎo)航軟件中，行程的估計(jì)是一個(gè)非常重要的功能，目前預(yù)測(cè)行程的軟件都是根據(jù)安裝在出租車(chē)上的GPS定位來(lái)判斷道路的擁堵?tīng)顩r，但是往往不是在任何時(shí)候都適用。我們的問(wèn)題是如何精確預(yù)測(cè)通過(guò)交通擁堵的時(shí)間？請(qǐng)收集數(shù)據(jù)，建立一個(gè)合理的模型來(lái)解決此問(wèn)題[2]。

2問(wèn)題分析

由于我們所要預(yù)測(cè)的是通過(guò)交通擁堵的時(shí)間，當(dāng)交通擁堵的時(shí)候，必然會(huì)造成車(chē)與車(chē)之間的距離很近，車(chē)行駛的速度很慢，因?yàn)閱为?dú)憑借車(chē)與車(chē)之間的距離或車(chē)的速度都不能夠準(zhǔn)確判斷是否發(fā)生交通擁堵，所以預(yù)測(cè)的時(shí)間必定會(huì)有偏差，現(xiàn)在我們通過(guò)構(gòu)建一個(gè)合適的物理量速度間距比，即速度與車(chē)與車(chē)之間距離的比值來(lái)判斷是否發(fā)生堵車(chē)，我們可以把擁堵情況分為5大類(lèi)也就是非常擁堵、擁堵、一般、通暢、非常通暢。并且通過(guò)以往通過(guò)交通擁堵的時(shí)間對(duì)未來(lái)進(jìn)行合理的預(yù)測(cè)[3]。

3模型假設(shè)

（1）假設(shè)所取的數(shù)據(jù)具有普遍性。

（2）假設(shè)通過(guò)交通擁堵的時(shí)間與天氣狀況無(wú)關(guān)。

（3）假設(shè)通過(guò)交通擁堵的時(shí)間與一些道路的狀況（車(chē)禍等原因）無(wú)關(guān)。

（4）符號(hào)說(shuō)明

4模型的建立及求解

對(duì)于道路堵塞時(shí)的汽車(chē)速度分析，我們利用層次分析法對(duì)于造成車(chē)速緩慢的因素分離評(píng)估，找出影響道路堵塞時(shí)的汽車(chē)速度最主要的因素，以便于后續(xù)分析研究。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡(jiǎn)稱(chēng) AHP）是對(duì)一些較為復(fù)雜、較為模糊的問(wèn)題做出決策的簡(jiǎn)易方法，它特別適用于那些難以完全定量分析的問(wèn)題[4]。

層次分析法的基本原理與步驟

層次分析法為這類(lèi)問(wèn)題的決策和排序提供了一種新的、簡(jiǎn)潔而實(shí)用的建模方法。

運(yùn)用層次分析法建模，大體上可按下面四個(gè)步驟進(jìn)行：

（1）建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型;

（2）構(gòu)造出各層次中的所有判斷矩陣;

（3）層次單排序及一致性檢驗(yàn);

（4）層次總排序及一致性檢驗(yàn)。

下面分別說(shuō)明這四個(gè)步驟的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

4.1 遞階層次結(jié)構(gòu)的建立與特點(diǎn)

應(yīng)用AHP分析決策問(wèn)題時(shí)，首先要把問(wèn)題條理化、層次化，構(gòu)造出一個(gè)有層次的結(jié)構(gòu)模型。這些層次可以分為三類(lèi)：

（1）最高層：這一層次中只有一個(gè)元素，一般它是分析問(wèn)題的預(yù)定目標(biāo)或理想結(jié)果，因此也稱(chēng)為目標(biāo)層。

（2）中間層：這一層次中包含了為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所涉及的中間環(huán)節(jié)，它可以由若干

個(gè)層次組成，包括所需考慮的準(zhǔn)則、子準(zhǔn)則，因此也稱(chēng)為準(zhǔn)則層。

（3）最底層：這一層次包括了為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可供選擇的各種措施、決策方案等，

因此也稱(chēng)為措施層或方案層[5]。

當(dāng)在正常行駛的情況下，通過(guò)計(jì)算速度間距比來(lái)判斷擁擠時(shí)間，

K<0.3時(shí)道路處于非常擁堵?tīng)顩r，相對(duì)堵塞的時(shí)間也最長(zhǎng)。

0.3

0.5

0.7

k>0.9時(shí)道路處于非常通暢狀況，不會(huì)發(fā)生擁堵。

參考文獻(xiàn)

[1] 林展熙，吳正，楊朝暉，等.基于上海延安高架錄像資料的交通流實(shí)測(cè)研究[J].水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯，2010，（5）：115-125.

[2] 劉建華.城市道路常發(fā)性交通擁擠擴(kuò)散范圍估計(jì)方法研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2007.

[3] 馮金巧.城市道路交通擁擠預(yù)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2008.

[4] 劉異.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的城市道路擁擠概率預(yù)測(cè)研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2015.

[5] 陳濤.基于系統(tǒng)科學(xué)理論的城市道路交通擁擠預(yù)測(cè)與控制模型研究[D].南京：東南大學(xué)，2005.