高速公路交通流量數(shù)學(xué)模型與分析.pdf

1、高速公路交通流量迅猛發(fā)展,為了有效地解決交通擁擠、實(shí)施監(jiān)控預(yù)報(bào)以及獲得收費(fèi)站服務(wù)水平狀況,就要對(duì)流量數(shù)據(jù)建模分析.在高速公路業(yè)務(wù)研究中,時(shí)間序列和排隊(duì)論都是常用的理論工具.時(shí)間序列隨機(jī)模型的一個(gè)本質(zhì)特征是相鄰觀測(cè)值的依賴性,根據(jù)這種依賴性進(jìn)行分析以達(dá)到準(zhǔn)確描述數(shù)據(jù)的目的并做出短期預(yù)報(bào).隨機(jī)服務(wù)理論主要研究一類(lèi)服務(wù)系統(tǒng)由于隨機(jī)因素(如顧客到達(dá)、對(duì)顧客的服務(wù)時(shí)間)的影響而產(chǎn)生的擁擠(排隊(duì))現(xiàn)象.一般情況下,選用的排隊(duì)模型為M/M/1或M/M

2、/K,這種排隊(duì)系統(tǒng)由于具有馬爾可夫特性而使得計(jì)算非常簡(jiǎn)單.事實(shí)證明這種假設(shè)不符合高速公路的交通流數(shù)據(jù)特性.該文運(yùn)用時(shí)間序列理論和排隊(duì)論,遵循"數(shù)學(xué)分析--理論推導(dǎo)--數(shù)據(jù)實(shí)證"的研究路線,對(duì)高速公路交通流數(shù)據(jù)進(jìn)行了有意義的研究,主要工作有:(1)交通流數(shù)據(jù)作為時(shí)間序列是動(dòng)態(tài)的、隨機(jī)的,與時(shí)間和季節(jié)有著顯著的關(guān)系,將交通流量看作一單變量時(shí)間序列,具有明顯的周期性和季節(jié)性.將SARIMA季節(jié)模型應(yīng)用于交通流的建模分析中,以統(tǒng)計(jì)軟件S-PLU

3、S作為工具,建立的模型準(zhǔn)確地描述了高速公路及收費(fèi)站的流量狀況,并以置信度α(α=0.95)做出短期預(yù)報(bào).(2)高速公路上行駛的車(chē)輛依次到達(dá)收費(fèi)站接受服務(wù)構(gòu)成了一個(gè)服務(wù)系統(tǒng),該論文數(shù)據(jù)采集自單一服務(wù)臺(tái)的收費(fèi)站,車(chē)輛到達(dá)時(shí)服務(wù)臺(tái)若有車(chē)輛正在繳費(fèi)則順次排在后面等候,否則立即接受服務(wù).一般情況下,選用的排隊(duì)模型為M/M/1,但是由于前面對(duì)流量建模分析得出車(chē)輛到達(dá)與時(shí)間有關(guān),因此這種排隊(duì)系統(tǒng)不符合高速公路的交通流數(shù)據(jù).本論文采用G/M/1/∞排隊(duì)