没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
首页小区开放对道路通行的影响(2016年数学建模B题一等奖)
本文档为2016年本人参加全国大学生数学建模参赛最后提交文档(文档中最后附录包含matlab代码) 摘要 小区开放是当今热议的缓解小区周边道路交通堵塞的方法之一,本文在一定假设的前提下,通过建合适的评价体系和数学模型,进行计算机仿真,得到定量的数据结论,对比分析不同小区在进行小区开放后,对周边道路的通行影响。 针对问题一,通过文献查找,获取相关的道路通行评价指标,结合小区周边实际情况,运用BP神经网络,得到一套合适的评价体系(道路交通运行指数,道路交通拥堵率,平均行程速度,平均延误时间)。 针对问题二,使用元胞自动机和网格化图,建立与现实情况相符合的静态建筑物道路参数和动态车辆通行模型,并考虑司机是否具有获得前方道路信息的能力,分别建立基于排队论思想和基于道路阻抗系数的路径选择策略模型。 针对问题三,将不同的小区类型进行合理抽象,得到基本典型结构。结合由问题二得到的模型进行建模仿真,将得到的结果按照问题一得到的评价体系进行评价,并进行可视化和数据分析得到小区开放在一定程度上可以缓解小区周边道路交通压力。 针对问题四,根据问题三得到的结论,通过控制变量法对比各个条件下车流通行的情况,得出有利条件与不利条件。提出合理的建议,并以简单书信形式表述。 关键词:小区开放、BP神经网络、元胞自动机、动态建模
资源详情
资源评论
资源推荐
0
小区开放对道路通行的影响
摘要
小区开放是当今热议的缓解小区周边道路交通堵塞的方法之一,本文在一定假设的
前提下,通过建合适的评价体系和数学模型,进行计算机仿真,得到定量的数据结论,
对比分析不同小区在进行小区开放后,对周边道路的通行影响。
针对问题一,通过文献查找,获取相关的道路通行评价指标,结合小区周边实际情
况,运用 BP 神经网络,得到一套合适的评价体系(道路交通运行指数,道路交通拥堵
率,平均行程速度,平均延误时间)。
针对问题二,使用元胞自动机和网格化图,建立与现实情况相符合的静态建筑物道
路参数和动态车辆通行模型,并考虑司机是否具有获得前方道路信息的能力,分别建立
基于排队论思想和基于道路阻抗系数的路径选择策略模型。
针对问题三,将不同的小区类型进行合理抽象,得到基本典型结构。结合由问题二
得到的模型进行建模仿真,将得到的结果按照问题一得到的评价体系进行评价,并进行
可视化和数据分析得到小区开放在一定程度上可以缓解小区周边道路交通压力。
针对问题四,根据问题三得到的结论,通过控制变量法对比各个条件下车流通行的
情况,得出有利条件与不利条件。提出合理的建议,并以简单书信形式表述。
关键词:小区开放、BP 神经网络、元胞自动机、动态建模
1
1. 问题的重述
为积极响应国务院发布的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》的
第十六条关于推广街区制,其内容为原则上不再建设封闭住宅小区,已建成的住宅小区
和单位大院要逐步开放等意见,进行了有关该相关意见的讨论与分析。
在我国的发展过程中,封闭式小区成为了我国的特点。它具有封闭独立性,面积大,
居住人口较多等特点。在城市的规划与建设过程中,小区的这些特性,将城市道路网络
稀疏化分散化,将城市划分成各个块状区域,交通道路之间联系较少,在一定程度上,
导致了交通拥堵现象。因此,国家倡导小区逐步开放,以改善道路通行能力。但对此意
见,有人持不同看法,认为可能造成更多负面效应。
为此我们建立相应的数学模型,以帮助城市规划和交通管理部门,就小区开放问题
对周边道路通行能力等影响进行分析研究并给出结果,为科学决策提供定量依据,以解
决如下问题:
(1) 通过选取合适的评价指标体系,对小区开放对周边道路通行的影响进行评价。
(2) 建立有关车辆通行的数学模型,对小区开放对周边道路通行的影响进行研究。
(3) 小区结构及周边道路结构、车流量可能会影响小区开放的效果。选取或构建不
同类型的小区,结合建立的模型,定量分析比较各不同类型小区开放前后对道路通行的
影响。
(4) 依据研究结论,在交通通行方面进行分析,向城市规划和交通管理部门提出我
们关于小区开放的合理化建议。
2. 问题分析
由于近年来城市发展的速度加快与私家车的大量增加,道路交通流的问题已成为当
今的热点。分析这类问题,可以分别从静态和动态进行建模。其中静态建模一般是对道
路的位置、类型、设计参数等进行分析建模;动态模型是对车流进行模拟,从而展现存
在的问题。
针对问题 1,要求给出合适的评价指标体系。首先查阅相关的资料论文,获得现有
的评价指标,结合小区周边实际情况,总结一套能合理反映出本仿真结果的评价体系。
由于仿真算法的局限性,选取评价指标时应考虑模型的分辨率是否能满足指标的计
算,得到准确的仿真数据,还需考虑这些指标对小区周边路段的研究是否适用。
针对问题 2,首先应将该问题划分为道路交通模型中的动态建模问题。其核心是如
何建立与现实情况相符合的车辆通行模型。模型建立的合理与否直接会影响仿真的结果
输出。建模时应考虑车辆的速度、位置、方向、出现时间等属性,还应着重考虑司机的
驾驶行为,比如司机是否可以获取前方路况信息,司机如何进行选择。其次,由于现实
中的场景过于复杂,并且会出现特殊情况,若考虑所有的情况,模型的复杂度会过高,
2
仿真难度大大增加。所有应考虑忽略一部分对结果影响较小的因素,对现实场景进行合
理的抽象。
针对问题 3,由于小区的种类众多,而大部分小区行车的模式都较为类似,所以应
根据问题 2 所提出的观点,对小区的结构进行合理抽象,得到几种简化的小区模型。之
后与第二问中建立的车辆通行模型相结合,并进行计算机编程建模,得到仿真结果。
针对问题 4,将问题 3 中得到的仿真结果进行分析及可视化处理,通过控制变量法
对比各个条件下车流通行的情况,得出有利条件与不利条件。根据得出的结论向有关部
分提出合理的建议,并以简单书信形式表述。
3. 模型假设
(1) 短时间内无法得到统计数据,查阅资料得,假设单位时间到达车辆数服从泊松
分布更切合实际;
(2) 小区周边道路路段开口多,以集散交通的功能为主,兼有服务功能,故道路等
级都设为次干路。小区内开放的道路功能以解决局部交通为主,故道路等级为支路。
(3) 所选择的封闭型小区位于所选城市的欠发展的路网中,其周围的道路的交通压
力较大;
(4) 所有在道路中运行的车辆的型号相同,且运行速度为匀速,但在小区周边道路
与小区道路行驶速度不同;
(5) 所选择的封闭型小区的结构与功能方便于开放,其内部道路宽度至少能满足一
辆车单向运行,道路平坦,坡度为 0;
(6) 在道路上不会发生因意外事故(交通事故、自然灾害或恶劣天气等)导致的交
通拥堵现象;
(7) 司机从小区内部行车的车程大约等于于从次干道路的行车车程;
(8) 次干道路上不会出现行人和非机动车不遵守交通规则的情况,司机、行人、非
机动车等遵守交通规则。
4. 符号说明
变量名
解释
变量名
解释
VKT
车公里数
n
道路等级数目
TPI
道路交通运行指数
N
i
i 等级道路的路段数
TCR
道路交通拥堵率
VKT
Si
路段 S
i
车公里数
V
路段平均行程速度
V
Si
路段 S
i
的当量车流量
T
平均行程时间
L
Si
路段 S
i
的长度
Lz
道路网拥堵里程
比例
TPI
i
特定时段内第 i 个统计间隔的
道路交通运行指数
Lz
j
各等级道路拥堵
里程比例
PVKT
i
各等级道路 VKT 百分比
3
5. 模型的建立及求解
5.1 问题一 评价指标体系的选择
根据北京市地方标准《城市道路交通运行评价指标体系》
[1]
,深圳市交通运输委员
会网站
[2]
内的指标定义及国内外论文的查阅,结合小区周边实际情况和建模的模型分辨
率,建立相应的评价指标体系。该评价体系主要由道路交通运行指数 TPI,道路交通拥
堵率 TCR,平均行程速度,平均延误时间等构成。如图 5.1 结果框图所示。
评价指标体系
评价指标体系
道路交通运行
指数TPI
道路交通运行
指数TPI
道路交通拥堵
率TCR
道路交通拥堵
率TCR
平均延误时间
平均延误时间
划分路段交通
等级
划分路段交通
等级
道路网拥堵里
程比例Lzj
道路网拥堵里
程比例Lzj
各等级道路V
KT百分比
各等级道路V
KT百分比
平均行程速
度
平均行程速
度
图 5.1 评价体系构成框图
5.1.1 道路交通运行指数
[1,2]
道路交通运行指数(TPI,交通指数,道路交通拥堵指数)是综合性定量反映道路
网交通总体运行状况的指标。可计算得到某一时间段 TPI,日高峰时段道路交通运行指
数的平均值作为日 TPI,本文规定的日交通高峰时间段如表 5.1 所示。
表 5.1 日交通高峰时间段
早高峰
午高峰
晚高峰
工作日
7:00 ~ 8:00
11:30 ~ 12:30
17:00 ~ 19:00
节假日
8:00 ~ 10:00
11:00 ~ 13:00
16:00 ~ 18:00
计算方法如下:
a) 依据 GB 50220-1995 标准中的规定道路等级,取统计间隔小于等于 15min,对道
4
路网各路段的平均行程速度进行计算;
b) 根据表 5.1 道路交通运行等级分类,一次对快速路,主干路,次干路和支路中状
态为严重拥堵运行等级的路段历程比例进行计算。道路交通运行等级分类见表 5.2 所示;
表 5.2 道路交通运行等级分类(单位:km/h)
运行等级
畅通
基本畅通
轻度拥堵
中度拥堵
严重拥堵
快速路
V>65
50<V≤65
35<V≤50
20<V≤35
V≤20
主干路
V>40
20<V≤45
20<V≤30
15<V≤20
V≤15
次干路、支路
V>35
25<V≤35
15<V≤25
10<V≤15
V≤10
c) 运用 VKT 比例 PVKT
i
作为权重系数对各等级道路拥堵里程比例 Lz
j
进行加权求和,
以确定道路网拥堵里程比例 Lz。
以某一等级的道路为例,如图 5.2 某一等级的道路路段示意图所示。说明 PVK
i
计的
计算方式:
i
N
i
SjSii
LVVKT
1
)(
(1)
%100
1
n
j
j
i
i
VKT
VKT
PVKT
(2)
n
j
izjz
PVKTLL
1
)(
(3)
P1
P2
P3
A1
A2
B1
B2
C1
C2
S1 S2
图 5.2 某等级道路路段示意图
d) 由表 5.3 道路网拥堵里程比例与道路交通运行指数关系及道路交通运行水平分
类表,得到道路交通运行指数及其相应的道路网运行水平,TPI 取值区间为[0,10]。
表 5.3 道路网拥堵里程比例与道路交通运行指数关系及道路交通运行水平分类
道路网拥堵
里程比例(%)
[0,4]
(5,8]
(8,11]
(11,14]
(14,24]
[24,+∞)
道路交通运
行指数(TPI)
[0,2]
(2,4]
(4,6]
(6,8]
(8,10]
10
剩余32页未读,继续阅读
Haku976
- 粉丝: 9
- 资源: 17
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 收起
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
会员权益专享
最新资源
- 2022年中国足球球迷营销价值报告.pdf
- 房地产培训 -营销总每天在干嘛.pptx
- 黄色简约实用介绍_汇报PPT模板.pptx
- 嵌入式系统原理及应用:第三章 ARM编程简介_3.pdf
- 多媒体应用系统.pptx
- 黄灰配色简约设计精美大气商务汇报PPT模板.pptx
- 用matlab绘制差分方程Z变换-反变换-zplane-residuez-tf2zp-zp2tf-tf2sos-sos2tf-幅相频谱等等.docx
- 网络营销策略-网络营销团队的建立.docx
- 电子商务示范企业申请报告.doc
- 淡雅灰低面风背景完整框架创业商业计划书PPT模板.pptx
- 计算模型与算法技术:10-Iterative Improvement.ppt
- 计算模型与算法技术:9-Greedy Technique.ppt
- 计算模型与算法技术:6-Transform-and-Conquer.ppt
- 云服务安全风险分析研究.pdf
- 软件工程笔记(完整版).doc
- 电子商务网项目实例规划书.doc
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功
评论0