基于灰理論的短時(shí)交通流動(dòng)力學(xué)建模預(yù)測(cè)與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，交通問題已成為困擾世界各國(guó)人民的重大難題。智能交通系統(tǒng)ITS被認(rèn)為是緩解道路交通問題的有效方法之一，而道路短時(shí)交通流分析又是智能交通系統(tǒng)的核心內(nèi)容。因此，研究有效的短時(shí)交通流建模理論與方法具有重要理論意義和實(shí)用價(jià)值。所謂交通流理論就是運(yùn)用數(shù)學(xué)和力學(xué)定律研究道路交通流運(yùn)行規(guī)律的理論。短時(shí)交通流系統(tǒng)與流體系統(tǒng)有很大程度的相似性且具有基本動(dòng)力學(xué)特性，同時(shí)又具有高度不確定性，人們很難準(zhǔn)確把握系統(tǒng)中影響

2、因素的作用范圍和機(jī)制，屬于貧信息;如果采集交通流的時(shí)間間隔取為5分鐘，則一小時(shí)內(nèi)獲取的數(shù)據(jù)僅12組，屬于小樣本數(shù)據(jù)。因此，用處理少數(shù)據(jù)、貧信息系統(tǒng)的灰理論來研究具有動(dòng)力學(xué)特性的短時(shí)交通流系統(tǒng)是合理可行的。本文主要基于灰理論對(duì)短時(shí)交通流動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行建模預(yù)測(cè)和優(yōu)化。
　　為了解交通流動(dòng)力學(xué)的運(yùn)行機(jī)理，首先分析交通流系統(tǒng)的三個(gè)基本動(dòng)力學(xué)特性:連續(xù)性、黏性和可壓縮性。研究發(fā)現(xiàn):車輛行駛行為會(huì)對(duì)鄰近車輛產(chǎn)生影響且會(huì)傳遞到整個(gè)交通流系統(tǒng)，由

3、于交通流系統(tǒng)受粘滯力的作用使得這種影響需要一定的傳遞時(shí)間，這就表現(xiàn)為交通流系統(tǒng)的延遲效應(yīng);由于交通流系統(tǒng)受壓力的作用使得整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜多變且呈現(xiàn)出非線性現(xiàn)象。
　　基于交通流系統(tǒng)灰色特征和經(jīng)典灰理論建立灰色交通流動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)灰色交通流動(dòng)力學(xué)模型的建模機(jī)理展開研究。首先用矩陣分析的思想將模型參數(shù)估計(jì)式中的系數(shù)矩陣B分離為與累加生成、背景值、初等變化有關(guān)的三個(gè)矩陣，在此基礎(chǔ)上對(duì)經(jīng)典灰色模型進(jìn)行推廣得到拓廣模型;再具體研究拓廣模型中三

4、個(gè)矩陣變化對(duì)模型參數(shù)求解及模型精度的影響，最后對(duì)拓廣模型進(jìn)行優(yōu)化。
　　根據(jù)實(shí)際交通流序列的三類不同特征，利用灰理論建立相應(yīng)的交通流動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)具有非線性特性的交通流序列，建立灰色非線性交通流動(dòng)力學(xué)模型GM(1，1，r)，對(duì)模型解的曲線特征進(jìn)行分析，并討論解的趨勢(shì)變化;對(duì)具有延遲效應(yīng)的交通流序列，建立灰色延遲交通流動(dòng)力學(xué)模型GM(1，1，τ)，利用交通流系統(tǒng)中三參數(shù)關(guān)系確定系統(tǒng)延遲時(shí)間，并分析模型的相關(guān)性質(zhì);對(duì)具有非線性和延遲效

5、應(yīng)的多斷面交通流序列，建立灰色多變量延遲非線性交通流動(dòng)力學(xué)模型MGM(1，N|τ，r)，利用灰關(guān)聯(lián)分析選取影響作用較大的幾個(gè)變量，通過在MGM(1，N)模型中引入非線性因子和延遲因子建立模型，并用粒子群搜索最優(yōu)的非線性因子和延遲因子。
　　為更好地了解交通流動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)相關(guān)決策、優(yōu)化和控制問題展開研究。針對(duì)交通流系統(tǒng)中道路使用者的決策問題，提出基于二元語(yǔ)義一致性的混合多屬性灰關(guān)聯(lián)決策方法，給出二元語(yǔ)義一致性轉(zhuǎn)化方法;針對(duì)交