發(fā)布時(shí)間：2016-08-30 15:12

  本文關(guān)鍵詞：基于模糊綜合評(píng)判的道路交通狀態(tài)分析模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

基于模糊綜合評(píng)判的道路交通狀態(tài)分析模型(2)

人氣指數(shù):點(diǎn) 發(fā)布時(shí)間:2016-01-07 14:28  來(lái)源：  作者：楊兆升,張茂雷

 

　　設(shè)(U,V,R)為模糊綜合評(píng)判的評(píng)判模型,其中U=(u1,u2,…um)(m為指標(biāo)項(xiàng)目數(shù))為評(píng)判的因素集,V=(v1,v2,…vn)(n為評(píng)語(yǔ)等級(jí)數(shù))為評(píng)語(yǔ)集。對(duì)U中每一因素根據(jù)評(píng)語(yǔ)集的等級(jí)進(jìn)行評(píng)判,得到評(píng)判矩陣R=(rij)n×m,其中rij表示從第i個(gè)因素角度做出第j個(gè)評(píng)語(yǔ)的可能程度,即ui對(duì)vj的“隸屬程度"。在評(píng)判過(guò)程中,由于因素集中各因素對(duì)評(píng)判的作用各不相同,稱ai(i=1,2,…,n)為因素權(quán)重,它是因素集U上的模糊子集,即ai=μ(ui)。模糊向量A=(a1,a2,…an),當(dāng)滿足Σni=1ai=1,ai>0時(shí)稱之為因素權(quán)重向量。

　　2.2算法步驟

　　模糊綜合評(píng)判步驟如下:

　　(1)建立評(píng)判對(duì)象因素集U。U=[X,L,V],其中以X代表交叉口飽和度,L代表排隊(duì)長(zhǎng)度比,V代表平均車速。

　　(2)建立評(píng)判集F。F=[f1,f2,f3],其中f1代表道路處于暢通狀態(tài),f2代表一般擁擠狀態(tài),f3代表嚴(yán)重?fù)頂D狀態(tài)。

　　(3)建立單因素評(píng)判,即建立一個(gè)從U到F的一個(gè)模糊映射,這樣因素集中的每個(gè)元素u就與X,L,V的笛卡兒乘積X×L×V={(x,l,v)x∈X,l∈L,v∈V}中的元素(x,l,v)一一對(duì)應(yīng),由此可以誘導(dǎo)出單因素評(píng)判矩陣R,R=[R1,R2,R3]T,其中向量R1,R2,R3分別為R1=(r11,r12,r13),R2=(r21,r22,r23),R3=(r31,r32,r33),R1代表飽和度相對(duì)于暢通、一般擁擠與嚴(yán)重?fù)頂D的隸屬度,R2代表排隊(duì)長(zhǎng)度比相對(duì)于暢通、一般擁擠與嚴(yán)重?fù)頂D的隸屬度,R3代表速度相對(duì)于暢通、一般擁擠與嚴(yán)重?fù)頂D的隸屬度。

　　(4)綜合評(píng)判,選擇合適的模糊數(shù)學(xué)綜合函數(shù)進(jìn)行綜合,用因素集U上的一個(gè)模糊集A=[a1,a2,a3]表示各個(gè)因素的權(quán)重分配,求出綜合評(píng)判集B。B=[b1,b2,b3]。通過(guò)對(duì)b1、b2、b3值的比較最終確定關(guān)鍵交叉口的交通狀態(tài)。

　　2.3隸屬度函數(shù)確定

　　確定隸屬函數(shù)是一項(xiàng)至關(guān)重要的工作,隸屬函數(shù)合適與否,直接影響到交通狀態(tài)判定的準(zhǔn)確率。

　　實(shí)數(shù)域上的模糊集可以選用各種分布,主要有正態(tài)函數(shù)、三角函數(shù)、梯形函數(shù)、矩形函數(shù)等。根據(jù)對(duì)城市道路交通狀態(tài)的交通流特性的分析,飽和度、排隊(duì)長(zhǎng)度比和平均速度與城市道路交通狀態(tài)之間的關(guān)系比較符合梯形函數(shù),且梯形函數(shù)具有計(jì)算簡(jiǎn)單、方便等特點(diǎn)。因此本文選用梯形函數(shù),依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)構(gòu)造出交叉口飽和度、排隊(duì)長(zhǎng)度比和平均速度各個(gè)模糊集的隸屬函數(shù)。

　　2.3.1交叉口飽和度隸屬度函數(shù)

　　從理論上說(shuō),交叉口飽和度只要小于1就應(yīng)該能滿足各方向車流的通行要求。實(shí)際上,當(dāng)交叉口飽和度接近于1時(shí),交叉口的實(shí)際通行條件便迅速惡化。因此,在交叉口的設(shè)計(jì)工作中,必須規(guī)定一個(gè)可以接受的最大飽和度極限值,即飽和度的“實(shí)用限值”。實(shí)踐證明,飽和度的實(shí)用限值Xp在0.8～0.9之間,交叉口就可以獲得較好的運(yùn)行條件。

　　通常采用0.9作為飽和度的“實(shí)用限值”。在特定情況下,如交通量很大,可以采用更高的限值0.95,但這時(shí)交叉口的運(yùn)行狀況是比較差的。

　　依據(jù)上述理論,確定交叉口飽和度的隸屬函數(shù)。

　　一般情況下,關(guān)鍵交叉口飽和度在0.8以下時(shí),交叉口處車輛運(yùn)行狀態(tài)理想,車輛運(yùn)行流暢,交叉口處于暢通狀態(tài);交叉口飽和度處于0.8～0.9時(shí),交叉口處于一般擁擠的臨界狀態(tài);在交叉口飽和度為0.9時(shí),交叉口處車輛運(yùn)行處于一般擁擠狀態(tài);交叉口飽和度為0.9～0.95時(shí),交叉口處于嚴(yán)重?fù)頂D的臨界狀態(tài);交叉口飽和度在交叉口飽和度處于0.95以上時(shí),車輛延誤時(shí)間長(zhǎng),停車次數(shù)多,排隊(duì)也增長(zhǎng),車輛運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定,車輛處于嚴(yán)重?fù)頂D狀態(tài)。

　　2.3.2排隊(duì)長(zhǎng)度比隸屬度函數(shù)

　　通過(guò)調(diào)查分析,確定排隊(duì)長(zhǎng)度比隸屬函數(shù)。對(duì)于城市主干路(主要針對(duì)交叉口間路段長(zhǎng)度在400～1000m之間的道路,超出此范圍,閾值就要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯蠡蚩s小),定義排隊(duì)長(zhǎng)度比小于0.2時(shí)為暢通狀態(tài),到達(dá)車輛一般只需一個(gè)信號(hào)周期即可通過(guò)交叉口,0.2～0.3時(shí)為一般擁擠臨界狀態(tài);當(dāng)排隊(duì)長(zhǎng)度比在0.3～0.4內(nèi)時(shí)為一般擁擠狀態(tài),到達(dá)車輛至少需兩到三個(gè)信號(hào)周期才能通過(guò)信號(hào)交叉口。

　　排隊(duì)長(zhǎng)度比在0.4～0.6時(shí)為嚴(yán)重?fù)頂D臨界狀態(tài);當(dāng)排隊(duì)長(zhǎng)度比大于0.6時(shí)為嚴(yán)重?fù)頂D狀態(tài),此時(shí)的延誤已嚴(yán)重超出人們的心理忍耐程度,并且排隊(duì)很容易蔓延到上游交叉口導(dǎo)致其堵塞,以致全路網(wǎng)的癱瘓。

　　2.3.3平均速度隸屬度函數(shù)

　　根據(jù)我國(guó)公安部交通管理局等單位制定的《城市道路交通管理評(píng)價(jià)》(2007年版),采用城市主干道平均車速分級(jí)表(如表1所示)來(lái)獲取平均車速的閾值范圍。

　　本文主要考慮大城市的交通狀態(tài)判別,因此定義車速大于25km/h為暢通狀態(tài),25～22km/h為一般擁擠臨界狀態(tài);當(dāng)車速在19～22km/h時(shí)內(nèi)為一般擁擠狀態(tài)。車速在16～19km/h內(nèi)為嚴(yán)重?fù)頂D臨界狀態(tài);當(dāng)車速小于16km/h為嚴(yán)重?fù)頂D交通狀態(tài)。

　　2.4模糊綜合評(píng)判

　　通過(guò)隸屬度函數(shù)可以確定評(píng)價(jià)矩陣:R=R1R2R3=r11r12r13r21r22r23r31r32r33=uA(X)uB(X)uC(X)uA(L)uB(L)uC(L)uA(V)uB(V)uC(V)。

　　常見(jiàn)的模糊綜合函數(shù)有:加權(quán)平均型、幾何平均型、單因素決定性和主因素突出性。本文選擇加權(quán)平均型取A=[a1,a2,a3]。a1代表飽和度所占的比重;a2代表排隊(duì)長(zhǎng)度比所占的比重;a3代表路段平均車速所占的比重。a1,a2,a3還需滿足歸一化的要求,即a1+a2+a3=1。

　　A也被稱為權(quán)重集,a1、a2、a3分別代表交叉口飽和度、排隊(duì)長(zhǎng)度比和平均速度在模糊評(píng)判上的重要程度。在對(duì)各個(gè)權(quán)重的取值中常用到的方法有,灰色理論、專家法等等,在本文中采用專家經(jīng)驗(yàn)法,結(jié)合文獻(xiàn),綜合數(shù)十位專家的經(jīng)驗(yàn),確定飽和度的權(quán)重為0.4,排隊(duì)長(zhǎng)度比的權(quán)重為0.3,平均車速的權(quán)重為0.3,即A=(a1,a2,a3)=(0.4,0.3,0.3)。

　　確定子區(qū)飽和度和平均車速相應(yīng)于3種交通狀態(tài)的隸屬函數(shù)及權(quán)重以后,就可以進(jìn)行模糊綜合模式識(shí)別,并得到評(píng)判指標(biāo)B。

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