模糊數(shù)學(xué)在交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、模糊數(shù)學(xué)在交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用摘 要交通擁堵已成為困擾當(dāng)前城市發(fā)展的難題，目前國(guó)內(nèi)外很多城市交通擁堵狀況仍舊比較嚴(yán)重，我國(guó)的機(jī)動(dòng)車擁有量及道路交通流量急劇增加，日益增長(zhǎng)的交通需求與城市道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)之間的矛盾已成為目前城市交通的主要矛盾，由此導(dǎo)致交通擁擠和堵塞現(xiàn)象頻頻發(fā)生。交通擁堵嚴(yán)重地影響了人們的日常出行活動(dòng)，制約著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。本文通過調(diào)查和分析，建立了交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型。綜合行程速度、行程延誤、停車次數(shù)、停車時(shí)間以及負(fù)荷度五種評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)江門市區(qū)路網(wǎng)實(shí)際調(diào)研的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合分析，確定每種指標(biāo)的評(píng)價(jià)參考標(biāo)準(zhǔn)，最終形成科學(xué)的交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型，根據(jù)交通擁堵指數(shù)的概念評(píng)價(jià)城市路網(wǎng)

2、的擁堵嚴(yán)重程度。利用本文的模型，可以通過采集到的交通數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路網(wǎng)的定性和定量分析，得出相應(yīng)路網(wǎng)的交通擁堵系數(shù)的大小，確定每個(gè)路網(wǎng)的擁堵嚴(yán)重程度，為交通管理部門提供科學(xué)合理的依據(jù)。關(guān)鍵詞 交通擁堵；狀態(tài)評(píng)價(jià)；模糊；評(píng)價(jià)指標(biāo)；交通擁堵指數(shù)abstracttraffic congestion has become a problem of the current situation of city development, traffic congestion in many city at home and abroad is still relatively serious, vehic

3、le our capacity and traffic flow increases rapidly, the contradiction between the increasing traffic demand and city road infrastructure construction has become the main contradiction of the city traffic, causing traffic congestion and blocking phenomenon occurred frequently. traffic congestion has

4、seriously affected peoples daily trips, restricts the development of city economy.through the investigation and analysis, established the fuzzy evaluation model of traffic congestion. then set the evaluation index such as travel speed, travel delay, the frequency of parking, parking time and the deg

5、rees of the sections. regression analysis on the data of practical research of jiangmens urban area, determine the evaluation of each index reference standard, eventually forming the fuzzy evaluation model of traffic congestion, and puts forward the concept of traffic congestion index, to evaluate t

6、he evaluation of traffic congestion state model.using this model, the traffic data can be collected, realize the qualitative and quantitative analysis of city road network, draw the corresponding road network traffic congestion index size, determines each network congestion severity, provide scienti

7、fic and rational basis for the traffic management department.keywords traffic congestion; evaluation; fuzzy; evaluation index; traffic congestion index目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 課題背景11.2 研究的目的和意義11.3 交通擁堵評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀21.4 本文研究的主要內(nèi)容21.5 本文章節(jié)安排3第2章 交通擁堵42.1 交通擁堵定義及分類42.1.1 交通擁堵定義42.1.2 交通擁堵分類42.2 交通擁堵評(píng)價(jià)方法52

8、.3 交通擁堵原因62.4 本章小結(jié)6第3章 模糊數(shù)學(xué)理論73.1 模糊數(shù)學(xué)理論概述73.2 模糊關(guān)系73.3 模糊集合73.4 隸屬度及隸屬度函數(shù)83.5 模糊判別矩陣93.6 模糊關(guān)系合成運(yùn)算93.7 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系93.8 本章小結(jié)10第4章 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取114.1 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取依據(jù)114.2 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)114.3 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考標(biāo)準(zhǔn)134.4 本章小結(jié)14第5章 交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型155.1 交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖155.2 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系的應(yīng)用155.2.1 確定因素集及評(píng)價(jià)集155.2.2 計(jì)算模糊判別矩陣155.2.3

9、指標(biāo)權(quán)重的確定165.2.4 交通擁堵指數(shù)165.3 本章小結(jié)17第6章 仿真分析186.1 vissim軟件概述186.2 仿真環(huán)境設(shè)置186.2.1 微觀交通流特性參數(shù)186.2.2 宏觀交通流特性參數(shù)216.3 車輛行駛規(guī)則216.4 信號(hào)燈設(shè)置226.5 仿真數(shù)據(jù)236.6 江門市交通擁堵評(píng)價(jià)236.6.1 江門市交通數(shù)據(jù)及仿真數(shù)據(jù)236.6.2 matlab分析246.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析256.7 本章小結(jié)26結(jié)論27參考文獻(xiàn)28致謝29附錄30第1章 緒論1.1 課題背景交通擁堵問題是一個(gè)世界性的難題，通常一出現(xiàn)在各大市區(qū)以及連接市區(qū)間的高速公路，汽車占有率及使用率好的城市也容易

10、發(fā)生交通擁堵問題。開國(guó)以來我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷快速增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程加快，但令人擔(dān)憂的是我國(guó)同幾十年前的西方國(guó)家一樣，發(fā)生了人口增長(zhǎng)過快、交通擁堵、環(huán)境污染、住宅空間貧乏等問題，而且問題越來越嚴(yán)重，尤其是在我國(guó)的一二線城市。交通擁堵的危害主要表現(xiàn)在給人們的出行帶來極大的不方便，我國(guó)很多城市出現(xiàn)了交通擁堵問題，浪費(fèi)了大量的社會(huì)資源，目前我國(guó)正處在高速發(fā)展時(shí)期，這對(duì)我國(guó)社會(huì)的發(fā)展是及其不利的。目前國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者研究了一些評(píng)價(jià)方法，如北京市采用的122電話報(bào)堵方法，該方法通過居民主動(dòng)打電話報(bào)堵，交通管理部門從而可以確定擁堵路段的具體位置，該方法取得了一定的成效，但缺點(diǎn)就是存在一定的主觀性；另外常采用的方

11、法就是劃分速度區(qū)域，該方法根據(jù)速度的變化顯示出不同的交通擁堵級(jí)別，以此來評(píng)價(jià)路段的交通狀態(tài)，此方法也存在一定的主觀性，因?yàn)樗俣鹊拇笮】梢匀藶楦蓴_控制，對(duì)交通擁堵狀態(tài)的評(píng)價(jià)也有一些不合理。也就是說，目前國(guó)內(nèi)的交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)體系還有待完善，要不同領(lǐng)域的專家學(xué)者共同研究，從而解決我國(guó)的交通擁堵問題。1.2 研究的目的和意義在我國(guó)城市交通擁堵正成為一個(gè)普遍的社會(huì)現(xiàn)象，主要原因是由于經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市的機(jī)動(dòng)車保有量不斷增長(zhǎng)，在大城市交通擁堵問題越來越明顯，交通擁堵問題己經(jīng)影響到城市機(jī)能的正常運(yùn)作以及城市的可持續(xù)發(fā)展。交通擁堵會(huì)影響到到社會(huì)的功能，會(huì)給我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來負(fù)面影響，嚴(yán)重時(shí)還可能阻礙城市的發(fā)

12、展，進(jìn)而導(dǎo)致城市的生存環(huán)境不斷惡化。交通擁擠最根本的影響是增加了居民的出行時(shí)間和出行成本。出行成本會(huì)妨礙居民的日?；顒?dòng)，影響居民的工作和生活效率，進(jìn)而影響人們的生活質(zhì)量，造成不必要的損失。交通擁擠也會(huì)引發(fā)交通事故，反過來交通事故的增多又會(huì)增加交通擁堵的程度，這樣的惡性循環(huán)會(huì)增加城市交通系統(tǒng)的負(fù)荷。城市環(huán)境的不斷惡化很大程度上源自交通領(lǐng)域，而交通擁堵首當(dāng)其沖。在機(jī)動(dòng)車迅猛增長(zhǎng)的背景下，環(huán)境也在不斷惡化。從倫敦20世紀(jì)90年代的檢測(cè)報(bào)告可以看出，汽車尾氣排放的氮氧化物占據(jù)74%。交通擁擠導(dǎo)致車輛只能在低速狀態(tài)行駛，低俗行駛又會(huì)引發(fā)頻繁的停車和啟動(dòng)，這樣不僅增加了能源消耗，同時(shí)也引發(fā)了噪聲污染，更重

13、要的是造成空氣污染。分析英國(guó)systra公司對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家大城市交通狀況可知，交通擁堵造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的2%，同時(shí)交通擁堵引發(fā)的噪聲、大氣污染等又會(huì)造成額外的損失，可見，解決交通擁堵問題刻不容緩。要解決交通擁堵問題，不能單純地增加道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、擴(kuò)大路網(wǎng)規(guī)模來滿足不斷增長(zhǎng)的交通需求量，必須加強(qiáng)交通擁擠管理。城市交通擁擠管理的目的是引導(dǎo)交通流在路網(wǎng)上合理均勻分布，及時(shí)預(yù)測(cè)和判別交通狀態(tài)，在發(fā)生擁擠的情況下進(jìn)行有效快速的疏導(dǎo)。在過去的數(shù)十年間，不同領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者針對(duì)交通擁擠管理問題做了大量有益的探索，在分析交通擁擠形成的機(jī)理和尋找解決交通擁擠問題的途徑上進(jìn)行大量的研究，但是國(guó)內(nèi)外

14、針對(duì)交通擁堵的研究基本都是針對(duì)單因素評(píng)價(jià)模型，本文借鑒國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的研究成果，確定五種交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立交通擁堵評(píng)價(jià)體系。本文借鑒前人的研究結(jié)果，首先定義了交通擁堵狀態(tài)，然后定義了城市路網(wǎng)的交通擁堵級(jí)別，最后根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論著手建立交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型，本文定義的交通擁堵指數(shù)可為交通有關(guān)部門判斷交通擁堵程度提供一個(gè)科學(xué)合理的依據(jù)，為相關(guān)部門提供決策支持，從而確定采取什么措施去緩解交通擁堵問題。本文總結(jié)了目前交通擁堵問題研究的缺陷與不足，吸收了專家學(xué)者的研究成果，建立起一套合理有效的城市路網(wǎng)交通擁堵模糊評(píng)價(jià)體系，對(duì)城市路網(wǎng)規(guī)劃以及居民出行都有非常重要的指導(dǎo)意義。1.3 交通擁堵評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀

15、世界各國(guó)都在著手研究城市交通擁堵問題，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外研究成果進(jìn)行了的分析說明，為交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型的建立做理論基礎(chǔ)。國(guó)外的研究對(duì)我國(guó)交通擁堵問題的緩解有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，國(guó)外的交通管理部門和研究機(jī)構(gòu)研究交通問題比較早，尤其是美國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家，美國(guó)最早開展交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)研究，建立了相當(dāng)完善的交通擁堵評(píng)價(jià)體系，歐洲和日本起步也較早，一些研究成功也得到世界范圍內(nèi)的借鑒與引用，此外其他國(guó)家也有一些值得學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)我國(guó)交通問題的研究具有深刻的指導(dǎo)意義，尤其是美國(guó)的暢通性研究報(bào)告交通擁堵評(píng)價(jià)等系統(tǒng)。國(guó)外在交通擁堵問題上的研究本文做了以下說明：(1) 道路擁堵指數(shù)1994年德州交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)定義了道

16、路交通擁堵指數(shù)這個(gè)概念來評(píng)價(jià)城市道路擁堵水平。道路擁堵指數(shù)定義為：每公里平均每日交通量的加權(quán)平均數(shù)（包括主干路，快速路和高速公路）。已廣泛應(yīng)用于美國(guó)各大城市。(2)出行時(shí)間指標(biāo)2006年美國(guó)華盛頓州交通運(yùn)輸部發(fā)布的交通擁堵報(bào)告中，第一次用平均高峰出行時(shí)間作為交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)，出行高峰時(shí)間是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，居民在日常出行時(shí)會(huì)參考此指標(biāo)，平均高峰出行時(shí)間為在高峰期間的平均出行時(shí)間。1.4 本文研究的主要內(nèi)容本文通過調(diào)查和分析，根據(jù)城市路網(wǎng)的交通擁堵特征，確定交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)，從行程速度、停車次數(shù)、停車時(shí)間、行程延誤以及負(fù)荷度五種評(píng)價(jià)指標(biāo)著手，對(duì)江門市區(qū)路段實(shí)際調(diào)研的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合分析，同

17、時(shí)根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)確定每種指標(biāo)的評(píng)價(jià)參考標(biāo)準(zhǔn)，得到每種指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，然后得到模糊判別矩陣，最終科學(xué)合理的建立了交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型，并提出并定義了交通擁堵指數(shù)的概念，用來評(píng)價(jià)路段的交通擁堵嚴(yán)重程度。1.5 本文章節(jié)安排本文共分成五章。第一章綜述了城市路網(wǎng)交通擁堵問題的研究背景和意義；第二章介紹了交通擁堵的定義、分類、以及評(píng)價(jià)方法；第三章介紹了模糊數(shù)學(xué)的理論基礎(chǔ)以及模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系；第四章介紹了交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取過程；第五章介紹了交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型的評(píng)價(jià)步驟。第六章進(jìn)行vissim仿真研究及實(shí)例研究，評(píng)價(jià)仿真生成的數(shù)據(jù)及江門市實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。第2章 交通擁堵2.1 交通擁堵定義及分類2.1.

18、1 交通擁堵定義交通擁堵的定義有很多種，由于其具有主觀性，不同國(guó)家或地區(qū)對(duì)其的定義不一樣，目前交通擁堵的定義尚無統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)國(guó)家的研究進(jìn)展也不一。交通擁堵也常成堵車、塞車等，通常在上下班、節(jié)假日等高峰期間出現(xiàn)，本文參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，定義了交通擁堵：交通擁堵是一種交通流停滯在路段上的現(xiàn)象，其根本原因是單位時(shí)間內(nèi)通過某路段的車輛總數(shù)超過該路段的設(shè)計(jì)交通容量。2.1.2 交通擁堵分類目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)交通擁堵的分類還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的國(guó)家和地區(qū)采用的劃分方式都有不同，下面介紹以下幾類分類情況：(1)平均速度作為劃分依據(jù)，這種依據(jù)得到普遍的應(yīng)用，要依平均速度來評(píng)價(jià)道路的交通擁堵程度，

19、分為暢通、擁擠、堵塞和嚴(yán)重堵塞四種程度，另外不同規(guī)模的城市和地區(qū)，劃分的標(biāo)準(zhǔn)也有所不同，我國(guó)很多城市也采用平均速度進(jìn)行劃分，由于交通擁堵程度具有主觀性，不同的人有不同的感覺，最后評(píng)價(jià)出來的等級(jí)可能不一樣，我國(guó)在綜合國(guó)外的研究成果，將平均車速20km/h作為暢通與擁擠的分界線，以平均車速10km/h作為擁擠與堵塞的分界線。(2)等待紅綠燈數(shù)為劃分依據(jù)，對(duì)于交叉口擁堵程度的判定，我國(guó)規(guī)定在城市交通信號(hào)燈控制的交叉路口，3次綠燈顯示車輛未能通過路口的為阻塞，5次綠燈顯示車輛未能通過路口的為嚴(yán)重阻塞。(3)排隊(duì)長(zhǎng)度和速度為劃分依據(jù)。2006年快速路與主干路交通狀況調(diào)查報(bào)告報(bào)告中對(duì)交通擁堵的標(biāo)準(zhǔn)作了說明

20、，如表2- 1所示。表2-12006年快速路與主干路交通狀況調(diào)查報(bào)告中路段相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)路段排隊(duì)長(zhǎng)度km速度km/h擁堵0.5排隊(duì)長(zhǎng)度1.015速度20中度擁堵1.0排隊(duì)長(zhǎng)度4.05速度15嚴(yán)重?fù)矶?.0排隊(duì)長(zhǎng)度速度5本文根據(jù)深圳市交通運(yùn)輸委員會(huì)（深圳市港務(wù)管理局）定義的道路交通運(yùn)行指數(shù)，交通指數(shù)范圍為05，將交通擁堵狀態(tài)分為五個(gè)等級(jí)：暢通（01）、基本暢通（12）、緩行（23）、輕度擁堵（34）、擁堵（45）。各種交通擁堵狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的路況和出行情況如表2-2。表2-2 交通擁堵狀態(tài)下路況和出行情況表交通擁堵程度對(duì)應(yīng)路況出行耗時(shí)暢通基本沒有道路擁堵可以按道路限速標(biāo)準(zhǔn)行駛基本暢通有少量道路擁堵比暢通時(shí)

21、多耗時(shí)0.2至0.5倍緩行部分環(huán)路和主干路擁堵比暢通時(shí)多耗時(shí)0.5至0.8倍輕度擁堵大量環(huán)路和主干路擁堵比暢通時(shí)多耗時(shí)0.8至1.1倍擁堵全市大部分道路擁堵比暢通時(shí)多耗時(shí)1.1倍以上2.2 交通擁堵評(píng)價(jià)方法我國(guó)交通擁堵評(píng)價(jià)方法的研究起步比較晚，目前還處在不斷摸索階段，現(xiàn)有的很多評(píng)價(jià)方法都比較簡(jiǎn)單，存在一定的局限性。很多只是考慮了單個(gè)交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響，也就是說只考慮了單因素的作用，缺乏全面性和統(tǒng)籌性，不可以從多方面反映道路的交通擁堵程度，借鑒國(guó)外的研究成果，從我國(guó)的實(shí)際出發(fā)，本文做了一些簡(jiǎn)單的研究。交通擁堵評(píng)價(jià)方法是指通過定性或定量的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)某路段或區(qū)域內(nèi)的交通擁堵狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，其主要作

22、用是對(duì)比分析時(shí)空范圍內(nèi)的擁堵水平，從而確定擁堵治理政策和措施的可行性和有效性，為進(jìn)一步治理擁堵提供重要的參考依據(jù)。交通擁堵評(píng)價(jià)方法是定性或定量的評(píng)價(jià)道路或區(qū)域內(nèi)的交通擁堵狀況，主要功能是比較時(shí)間和空間的擁擠程度，確定擁塞控制的政策和措施，比較分析的范圍內(nèi)的可行性和有效性，從而為更進(jìn)一步的堵塞控制提供了一個(gè)重要的參考標(biāo)準(zhǔn)。(1)交通流理論交通流理論是通過收集大量的歷史數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型來確定流量與速度之間的關(guān)系，然后將實(shí)際測(cè)得的各道路上的交通量轉(zhuǎn)換為在理想條件下的平均峰值速度，然后通過速度的大小來確定的交通擁堵的水平。交通流的方法需要較長(zhǎng)的研究時(shí)間，但理論也相對(duì)完善成熟，得到各個(gè)領(lǐng)域的專家學(xué)者的

23、認(rèn)可，但這種方法要擬合速度-流量曲線，各國(guó)各城市都有自身的獨(dú)特性，因此工作量較大，比如要對(duì)江門市的交通情況進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，就要擬和適用于江門市的速度-流量曲線圖。(2)綜合評(píng)價(jià)法綜合評(píng)價(jià)法主要運(yùn)用不同等級(jí)道路進(jìn)行加權(quán)針，確定了不同等級(jí)道路的車輛行駛里程，車輛行駛里程，對(duì)該指標(biāo)用車輛行駛里程進(jìn)行加權(quán)平均。雖然在嚴(yán)格意義上所得到的結(jié)果不屬于交通擁堵程度，但可以通過比較獲取時(shí)間范圍內(nèi)的交通擁堵程度以及變化趨勢(shì)。這種方法的原理和運(yùn)作都相對(duì)簡(jiǎn)單作，目前在國(guó)外得到廣泛地應(yīng)用。 (3)模糊數(shù)學(xué)理論主要是通過模糊數(shù)學(xué)理論，通過專家介紹和用戶選擇來創(chuàng)建城市道路網(wǎng)交通擁堵評(píng)價(jià)體系，根據(jù)交通擁堵信息、問卷調(diào)查和模糊數(shù)學(xué)

24、理論知識(shí)建立模糊關(guān)系函數(shù)，此方法的基于人的感官意識(shí)，根據(jù)道路交通擁堵情況完全符合人類感官意識(shí)這個(gè)道理，是模糊數(shù)學(xué)在交通擁堵評(píng)價(jià)中的重要應(yīng)用。(4)計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算機(jī)仿真在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用，仿真原理是通過模擬交通環(huán)境，預(yù)測(cè)或者評(píng)價(jià)采取未知的策略后的各種交通參數(shù)，主要步驟如下：第一步：選擇合適的仿真軟件，如vissim等，并根據(jù)實(shí)際確定計(jì)算公式和相關(guān)理論原理。第二步：根據(jù)相應(yīng)的算法和原則來確定輸入?yún)?shù)，并通過實(shí)地調(diào)研和人為定義等方式獲得這些參數(shù)。第三步：通過計(jì)算機(jī)仿真，仿真輸出參數(shù)，并與預(yù)期值或標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較分析，以確定措施的可行性。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的邏輯非常嚴(yán)密，節(jié)省了大量的財(cái)力和物力，但該方法是

25、不全面的，因?yàn)橐紤]的因素不能完全反映真實(shí)的情況，而且可仿真的參數(shù)也有一些限制，在交通擁堵評(píng)價(jià)問題上。計(jì)算機(jī)仿真只是一個(gè)很有意義的參考依據(jù)，對(duì)決策提供支持但并不是說具有決定性。 2.3 交通擁堵原因從2000年到現(xiàn)在，我國(guó)每年用在公共交通的投資金額不斷增加，累計(jì)超過2萬億人民幣，但是交通擁堵問題任然沒有得到基本改善，相反，交通擁堵問題逐步發(fā)展到我國(guó)的部分中小城市。交通擁堵的主要原因通常認(rèn)可的有三種，其一是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)背景下汽車保有量和使用率的增加，其二是機(jī)動(dòng)車駕駛員以及居民不遵守交通規(guī)則，造成非常不必要的擁堵，其三是道路的規(guī)劃與設(shè)計(jì)存在缺陷，不能滿足日益發(fā)展的交通量需求，造成道路容量不足，路段負(fù)荷

26、度加大。我國(guó)目前正處在高速發(fā)展時(shí)期，城市化進(jìn)程不斷加快。到2020年將會(huì)有50%的人口居住于城市。目前我國(guó)的大城市交通擁堵問題十分嚴(yán)重，城市化進(jìn)程會(huì)加快城市的交通機(jī)動(dòng)化，從而造成交通受限，進(jìn)而造成交通擁堵，其原因主要是城市化和機(jī)動(dòng)化的雙重作用。隨著人們生活水平的提高，汽車的出行需求越來越高，導(dǎo)致道路交通供需矛盾進(jìn)一步激化，城市交通擁堵成為一種常態(tài)，尤其是在城市中心城區(qū)。2.4 本章小結(jié)交通擁堵的定義具有主觀性，本章借鑒參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，定義了交通擁堵，并根據(jù)深圳市交通運(yùn)輸委員會(huì)（深圳市港務(wù)管理局）定義的道路交通運(yùn)行指數(shù)將交通擁堵狀態(tài)分為五個(gè)等級(jí)：暢通、基本暢通、緩行、輕度擁堵和擁堵。然后

27、介紹交通擁堵評(píng)價(jià)方法，最后介紹了交通擁堵形成的原因。第3章 模糊數(shù)學(xué)理論3.1 模糊數(shù)學(xué)理論概述模糊數(shù)學(xué)是以不確定性的事物為研究對(duì)象的一門科學(xué)，模糊集合的理論將具有模糊性的對(duì)象加以確切化，從而使研究確定性對(duì)象的數(shù)學(xué)與不確定性對(duì)象的數(shù)學(xué)溝通起來。在模糊數(shù)學(xué)中，目前己有模糊拓?fù)鋵W(xué)、模糊群論、模糊圖論、模糊概率、模糊語言學(xué)、模糊邏輯學(xué)等分支，顯示了強(qiáng)大的生命力和滲透力，使數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展。模糊集是模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，模糊數(shù)學(xué)是研究和處理模糊性現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方法，是研究現(xiàn)實(shí)世界中許多界限不分明甚至是很模糊的問題的數(shù)學(xué)工具。在模式識(shí)別、人工智能等方面有廣泛的應(yīng)用。模糊數(shù)學(xué)從誕生至今已經(jīng)四十多年了，早在19

28、78年，國(guó)際上第一本以模糊數(shù)學(xué)為主題的學(xué)術(shù)刊物fuzzy sets and systems在歐洲創(chuàng)刊。模糊數(shù)學(xué)自1976年傳入我國(guó)后得到了迅速發(fā)展：1980年成立了中國(guó)模糊數(shù)學(xué)與模糊系統(tǒng)學(xué)會(huì)，1981年創(chuàng)辦了模糊數(shù)學(xué)(武漢，華中工學(xué)院)雜志，1987年創(chuàng)辦了模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)(長(zhǎng)沙，國(guó)防科技大學(xué))雜志。我國(guó)已經(jīng)成為模糊數(shù)學(xué)研究的四大中心(美國(guó)、西歐、日本、中國(guó))之一。北京師范大學(xué)汪培莊、四川大學(xué)劉應(yīng)明等教授對(duì)模糊數(shù)學(xué)的研究取得了顯著成績(jī)12。3.2 模糊關(guān)系模糊關(guān)系的定義從普通集合 a 到普通集合 b 的一個(gè)模糊關(guān)系 r 是指：以笛卡爾積 ab = (a,b)|aa，bb為論域的一個(gè)模糊子集r記作

29、 r：a b，或 r（ ab ）， 其隸屬函數(shù)為 mr(a,b)，稱為(a,b)具有模糊關(guān)系r的程度，表示如下。 （3-1）若a = b，稱，為a上的模糊關(guān)系。 對(duì)一普通關(guān)系來說，兩事物間要么有這種關(guān)系，要么沒有這種關(guān)系，徑渭分明，然而在實(shí)際問題中，事物之間的許多關(guān)系很難用“有”或“無”來回答，如冶煉過程中，原料、爐溫、出鋼時(shí)間等因家對(duì)鋼的質(zhì)量都有一定的影響，但有時(shí)某因素的改變卻又不影響鋼的合格，其原因在于因素對(duì)鋼質(zhì)量的影響也有程度上的差異，我們把具有程度上差異的關(guān)系叫做模糊關(guān)系。普通關(guān)系定義為直積uv的普通子集，很自然地把模糊關(guān)系定義為uv的模糊子集。記為uv。3.3 模糊集合在現(xiàn)實(shí)生活中，

30、模棱兩可的概念很多，因此需研究模糊集合，模糊集合是用來表達(dá)模糊性的集合，又稱模糊集或模糊子集。我們通常所說的集合是康托創(chuàng)立的，是指具有某種屬性的對(duì)象的全體。每個(gè)對(duì)象對(duì)于集合的隸屬關(guān)系是明確的，不屬于這個(gè)集合就屬于那個(gè)集合。人們的思維中還有著許多模糊的概念，如饑餓、極大、寒冷、早晨等，這些概念所描述的對(duì)象屬性不能簡(jiǎn)單地用“是”或“否”來回答，模糊集合就是指具有某個(gè)模糊概念所描述的屬性的對(duì)象的全體。由于概念本身界限有些不分明，存在一定的主觀性，因而對(duì)象對(duì)集合的隸屬關(guān)系也不是很明確。當(dāng)模糊集合中的元素有限時(shí)，模糊集合可表示為：論域u=u(1),u(2),.,u(n)。3.4 隸屬度及隸屬度函數(shù)若對(duì)論

31、域（研究的范圍）u中的任一元素x，都有一個(gè)數(shù)a（x）0，1與之對(duì)應(yīng)，則稱a為u上的模糊集，a（x）稱為x對(duì)a的隸屬度。當(dāng)x在u中變動(dòng)時(shí)，a（x）就是一個(gè)函數(shù)，稱為a的隸屬度函數(shù)。隸屬度a（x）越接近于1，表示x屬于a的程度越高，a（x）越接近于0表示x屬于a的程度越低。用取值于區(qū)間0,1的隸屬函數(shù)a（x）表征x 屬于a的程度高低。隸屬度屬于模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系里的概念。隸屬度函數(shù)是研究模糊控制的理論基礎(chǔ)，常見的隸屬度函數(shù)有三角形、菱形等，構(gòu)造科學(xué)合理的隸屬度函數(shù)是研究模糊控制的前提，否則模糊控制精度不高，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。隸屬度函數(shù)的確定過程帶有一定的客觀性，不同的人研究不同問題可能選取不同的隸屬度

32、函數(shù)，但不同的人對(duì)模糊理論的理解可能千差萬別，因此隸屬度函數(shù)也存在一定的主觀性。隸屬度函數(shù)的確立還沒有形成一套科學(xué)實(shí)用的體系，隸屬度函數(shù)的確定往往建立在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，因此需要相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)以及不斷的實(shí)驗(yàn)探究。同一個(gè)模糊概念不同的人會(huì)也會(huì)建立不完全相同的隸屬度函數(shù)，但是只要可以反映出相同的模糊概念，有自己的實(shí)用領(lǐng)域，就達(dá)到了目的。下面介紹幾種常用的方法。（1）模糊統(tǒng)計(jì)分析法：模糊統(tǒng)計(jì)分析法的是對(duì)論域u上的一個(gè)確定元素v是否屬于論域上的一個(gè)可變動(dòng)的清晰集合a3作出清晰的判斷。對(duì)于不同的試驗(yàn)者，清晰集合 a3可以有不同的邊界，但它們都對(duì)應(yīng)于同一個(gè)模糊集a。模糊統(tǒng)計(jì)法的計(jì)算步驟是：每次統(tǒng)計(jì)v是固定的，a

33、3的值是可變的，作n次試驗(yàn)，其模糊統(tǒng)計(jì)可按下式進(jìn)行計(jì)算：v對(duì) a 的隸屬度= v0a 的次數(shù) / 試驗(yàn)總次數(shù)n （3-2）隨著n的增大，隸屬頻率也會(huì)趨向穩(wěn)定，這個(gè)穩(wěn)定值就是v對(duì)a 的隸屬度值。這種方法較直觀地反映了模糊概念中的隸屬程度，但缺點(diǎn)是計(jì)算量相當(dāng)大。（2）專家經(jīng)驗(yàn)法：專家經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)專家的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)給出模糊信息的處理算式或相應(yīng)權(quán)系數(shù)值來確定隸屬函數(shù)的一種方法。在許多情況下，經(jīng)常是初步確定粗略的隸屬函數(shù)，然后再通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐檢驗(yàn)逐步修改和完善，而實(shí)際效果正是檢驗(yàn)和調(diào)整隸屬函數(shù)的依據(jù)。（3）二元對(duì)比排序法：二元對(duì)比排序法是一種較實(shí)用的確定隸屬度函數(shù)的方法。它通過對(duì)多個(gè)事物之間的兩兩對(duì)比來確定

34、某種特征下的順序，由此來決定這些事物對(duì)該特征的隸屬函數(shù)的大體形狀。二元對(duì)比排序法根據(jù)對(duì)比測(cè)度不同,可分為相對(duì)比較法、對(duì)比平均法、優(yōu)先關(guān)系定序法和相似優(yōu)先對(duì)比法等。3.5 模糊判別矩陣模糊關(guān)系可以用模糊矩陣、模糊圖和模糊集表示法等三種形式來表示。目前廣泛用模糊判別矩陣來表示二元模糊關(guān)系。模糊矩陣的定義：當(dāng)是有限集合時(shí)，則xy的模糊關(guān)系r可以用下列mn階矩陣來表示： （3-3）其中。r矩陣稱為模糊判別矩陣。3.6 模糊關(guān)系合成運(yùn)算在日常生活中，兩個(gè)單純關(guān)系的組合可以構(gòu)成一種新的合成關(guān)系。例如，有u,v,w三個(gè)人，若u是v的妹妹，而u又是 w的丈夫，則v與w就是一種新的關(guān)系，即姑嫂關(guān)系，用關(guān)系表示額

35、話，可以寫作：姑嫂=兄妹夫妻。模糊集合中的并、交、補(bǔ)等運(yùn)算可以這樣定義。并：并ab隸屬函數(shù)分別對(duì)所有被逐點(diǎn)定義為取大運(yùn)算，即 （3-4）式中，符號(hào)“”為取極大值運(yùn)算。交：交的隸屬函數(shù)對(duì)所有被逐點(diǎn)定義為小運(yùn)算，即 （3-5）式中，符號(hào)“”為取極小值運(yùn)算。補(bǔ)：模糊集合a的補(bǔ)隸屬函數(shù)對(duì)所有被逐點(diǎn)定義為合成運(yùn)算建立在基本運(yùn)算的基礎(chǔ)之上，就是先取小后取大的運(yùn)算。3.7 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系在模糊評(píng)判中，利用模糊數(shù)學(xué)相關(guān)原理，對(duì)評(píng)價(jià)因素評(píng)價(jià)時(shí)，先制定各個(gè)評(píng)價(jià)因素以及各評(píng)價(jià)因素指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)單因素進(jìn)行評(píng)價(jià)后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，由于很多的評(píng)價(jià)因素在優(yōu)劣之間是漸變的，具有模糊性，因此采用模糊數(shù)學(xué)的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)

36、，可以獲得科學(xué)的評(píng)價(jià)結(jié)果，模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型的建立主要?dú)w納為以下幾個(gè)步驟34。（1）確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集；（2）給出對(duì)象評(píng)價(jià)集；（3）確定模糊判別矩陣；（4）給出因素集上權(quán)重分配；（5）判別結(jié)果由b=wr模糊合成算出；3.8 本章小結(jié)本章介紹了模糊數(shù)學(xué)的基本原理，最主要是介紹模糊合成運(yùn)算、隸屬度與隸屬度函數(shù)以及模糊判別矩陣，構(gòu)建完整的模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系，為下文建立交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)模型做基礎(chǔ)。第4章 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取4.1 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取依據(jù)要道路交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)，首要的任務(wù)是建立交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)。指標(biāo)是評(píng)價(jià)交通擁堵狀態(tài)的基礎(chǔ)，是研究交通擁堵問題的先決條件。指標(biāo)包括名稱和數(shù)

37、字。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)分析統(tǒng)計(jì)方法，選取一些指標(biāo)對(duì)城市相關(guān)路段的相關(guān)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估，通過對(duì)評(píng)價(jià)體系的分析，評(píng)價(jià)其交通擁堵程度，從而可以為相關(guān)部門及機(jī)構(gòu)提供理論支持。4.2 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)依據(jù)路段評(píng)價(jià)的基本原則，在對(duì)現(xiàn)有擁堵指標(biāo)的學(xué)習(xí)和借鑒的基礎(chǔ)上，本文選取以下五個(gè)指標(biāo)：行程速度、行程延誤、停車次數(shù)、停車時(shí)間以及負(fù)荷度。（1）行程速度通常所說的車速包括地點(diǎn)車速、行駛車速、區(qū)間車速和設(shè)計(jì)車速。地點(diǎn)車速指車輛駛過道路斷面的瞬時(shí)速度；行駛車速指車輛駛過某路段的長(zhǎng)度與行駛時(shí)間之比。在公共交通業(yè)務(wù)中，又叫技術(shù)速度；區(qū)間車速指車輛駛過某段路程的長(zhǎng)度與所用的總時(shí)間（包括中途停車損失在內(nèi)，但不包括客貨

38、運(yùn)車輛在起點(diǎn)和終點(diǎn)的掉頭時(shí)間）之比。它與行駛速度一起，是評(píng)價(jià)道路行車通暢程度與估計(jì)行車延誤的重要資料；設(shè)計(jì)車速是指在道路、交通、氣候條件良好的情況下僅受道路設(shè)計(jì)特點(diǎn)控制時(shí)所保持的最大安全車速，是設(shè)計(jì)道路線形元素最小尺寸的依據(jù)5。本文的行程速度指時(shí)間平均行程速度，即車輛通過某道路斷面時(shí)，觀測(cè)時(shí)間內(nèi)地點(diǎn)車速觀測(cè)值的算術(shù)平均值。平均速度v（km/h）的計(jì)算方法如下，其中表示第i輛車的地點(diǎn)車速。 （4-1）（2）停車次數(shù)停車次數(shù)是路段上平均每輛機(jī)動(dòng)車在運(yùn)行過程中單位長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)生的停車次數(shù)。路段停車次數(shù)是評(píng)價(jià)路段上車輛在交通最為擁擠情況下的車輛反復(fù)啟動(dòng)和停車的運(yùn)行情況的參數(shù)，反映了車輛受交通擁堵影響時(shí)的運(yùn)

39、行情況。從車輛運(yùn)行過程中，利用停車頻率的大小來評(píng)價(jià)路段擁堵情況的輕重，從另外一個(gè)角度分析了路段的擁堵情況。該指標(biāo)值越大，說明路段運(yùn)行狀況越差,路段越擁堵；反之，指標(biāo)值越小或?yàn)榱?，說明路段越暢通。計(jì)算公式： （4-2）表示經(jīng)過評(píng)價(jià)路段第i輛車在路段上的停車次數(shù)。（3）停車時(shí)間單位里程平均停車時(shí)間指在評(píng)價(jià)路段上，平均每輛機(jī)動(dòng)車在運(yùn)行過程中單位里程內(nèi)的停車時(shí)間單位里程平均停車時(shí)間指標(biāo)值大小可以反映車輛受交通擁堵影響時(shí)的運(yùn)行情況。該指標(biāo)值越大，說明道路運(yùn)行狀況越差，服務(wù)水平越低，道路越擁堵；反之，指標(biāo)值越小，說明道路越暢通。計(jì)算公式： （4-3）表示評(píng)價(jià)路段單位里程平均每輛車的停車時(shí)間。表示路段上第i

40、輛車第j次停車的停車時(shí)間。表示路段上第i輛車總共停車數(shù)量k。（4）行程延誤延誤時(shí)間是指車輛在評(píng)價(jià)路段行駛過程中，由于受到駕駛員無法控制的情況（主要來自其它車輛的干擾或交通控制設(shè)施等阻礙），所損失的時(shí)間。單位里程平均延誤時(shí)間為在評(píng)價(jià)路段上,通過單位長(zhǎng)度路段平均每輛機(jī)動(dòng)車的延誤時(shí)間。行程延誤延誤是評(píng)價(jià)路段交通性能及交通管理的效率和水平的參數(shù)，常用來評(píng)價(jià)路段通暢情況及排隊(duì)情況。該指標(biāo)值越大，說明道路運(yùn)行狀況越差，道路越擁堵；反之，該指標(biāo)值越小，說明評(píng)價(jià)路段越暢通。 （4-4）式中：表示路段單位里程平均延誤時(shí)間，指上文提到的行程速度，評(píng)價(jià)路段的自由流速度。（5）負(fù)荷度負(fù)荷度是指路段實(shí)際交通量與路段通行

41、能力的比值。負(fù)荷度是交通需求與交通供應(yīng)關(guān)系的體現(xiàn)，是評(píng)價(jià)道路橫斷面交通承載情況的參數(shù)，反映評(píng)價(jià)路段供給能力適應(yīng)需求的程度。其值的大小代表了不同的交通流運(yùn)行狀態(tài)和服務(wù)水平，其值越大，交通使用者提供的服務(wù)水平越差，反之，服務(wù)水平越好。計(jì)算公式： （4-5）表示待評(píng)價(jià)路段的設(shè)計(jì)通行能力。4.3 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于評(píng)價(jià)路段是否擁堵以及擁堵程度的確定，根據(jù)現(xiàn)有的研究現(xiàn)狀，需要確定每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值范圍，確定不同的閡值，從而對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)。參考已有的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行調(diào)整，本文根據(jù)深圳市交通運(yùn)輸委員會(huì)（深圳市港務(wù)管理局）定義的道路交通運(yùn)行指數(shù)將交通擁堵狀態(tài)分為五個(gè)等級(jí)：暢通、基本暢

42、通、緩行、輕度擁堵、擁堵。本文主要針對(duì)江門市主干路的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，提出五個(gè)交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)在主干路上的評(píng)價(jià)參考標(biāo)準(zhǔn)，為最終建立交通擁堵評(píng)價(jià)模型奠定基礎(chǔ)。交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考標(biāo)準(zhǔn)如表4-1至4-5所示：表4-1行程速度評(píng)價(jià)參考表行程速度評(píng)價(jià)等級(jí)0,15擁堵(15,25輕度擁堵(25,35緩行(35,45基本暢通(45,85)暢通表4-2停車次數(shù)評(píng)價(jià)參考表停車次數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)0,0.2暢通(0.2,0.8基本暢通(0.8,1.6緩行(1.6,2.9輕度擁堵(2.9,7.1)擁堵表4-3停車時(shí)間評(píng)價(jià)參考表停車時(shí)間評(píng)價(jià)等級(jí)0,5暢通(5,28基本暢通(28,60緩行(60,115輕度擁堵(115

43、,200)擁堵表4-4行程延誤評(píng)價(jià)參考表行程延誤評(píng)價(jià)等級(jí)0暢通(0,23基本暢通(23,64緩行(64,160輕度擁堵(160,200)擁堵表4-5負(fù)荷度評(píng)價(jià)參考表負(fù)荷度評(píng)價(jià)等級(jí)0,0.4暢通(0.4,0.6基本暢通(0.6,0.7緩行(0.7,0.8輕度擁堵(0.8,4)擁堵根據(jù)交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考標(biāo)準(zhǔn)，取每個(gè)指標(biāo)參考標(biāo)準(zhǔn)的中值，得到如下表：表4-6 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)參考表行程速度停車次數(shù)停車時(shí)間行程延誤負(fù)荷度評(píng)價(jià)等級(jí)650.12.500.2暢通400.516.511.50.5基本暢通301.24443.50.65緩行202.2587.51120.75輕度擁堵7.55157.51802

44、.4擁堵4.4 本章小結(jié)本章主要介紹了交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取依據(jù)，同時(shí)對(duì)選取的五個(gè)指標(biāo)做出了定義以及基本的計(jì)算方法，最后根據(jù)對(duì)江門市主干路數(shù)據(jù)的分析處理給出了評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考標(biāo)準(zhǔn)，為后續(xù)的研究做基礎(chǔ)。第5章 交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型5.1 交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)關(guān)系，如圖5-1所示，五個(gè)交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)分為速度相關(guān)因素、時(shí)間相關(guān)因素以及負(fù)荷度相關(guān)因素。道路交通擁堵狀態(tài)y行程速度負(fù)荷度相關(guān)因素時(shí)間相關(guān)因素速度相關(guān)因素負(fù)荷度行程延誤停車時(shí)間停車次數(shù)圖5-1 交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)圖5.2 模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系的應(yīng)用本文第3章介紹了模糊數(shù)學(xué)理論，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系的實(shí)現(xiàn)步驟，

45、本文建立了交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型。5.2.1 確定因素集及評(píng)價(jià)集對(duì)象的因素集x=x1,x2,x3,x4,x5分別對(duì)應(yīng)于行程速度、停車次數(shù)、行程時(shí)間、行程延誤、負(fù)荷度。同時(shí)，確定對(duì)象評(píng)價(jià)集y=y1,y2,y3,y4,y5，分別對(duì)應(yīng)為暢通、基本暢通、緩行、輕度擁堵、擁堵。5.2.2 計(jì)算模糊判別矩陣根據(jù)第4章引入的五個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)參考表可計(jì)算五個(gè)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，其中行程速度為正向指標(biāo)，其他四項(xiàng)指標(biāo)為逆向指標(biāo)。 隸屬度函數(shù)采用偏小型梯形分布隸屬函數(shù)，五個(gè)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)如下： （5-1） （5-2） （5-3） （5-4） （5-5）其中，m=1,2,3,4,5，v、c、t、t、m分別代表行程速度、行

46、程延誤、停車次數(shù)、停車時(shí)間以及負(fù)荷度，其中a1a5為常數(shù)。交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考矩陣可由表4-6得出，當(dāng)a1a5分別取參考矩陣內(nèi)的對(duì)應(yīng)值時(shí)，可確定五個(gè)指標(biāo)單獨(dú)作用時(shí)所屬的交通擁堵狀態(tài)級(jí)別6，因此得出五個(gè)指標(biāo)分別隸屬的等級(jí)，因此可得到模糊判別矩陣。交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)的參考矩陣如下： （5-6）5.2.3 指標(biāo)權(quán)重的確定由于人為的主觀原因勢(shì)必存在一定的誤差，為了盡量縮小誤差，本文采用大量樣本進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)匯總的方法來確定五個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，將五個(gè)因素定位10分制，對(duì)各種機(jī)動(dòng)車駕駛員（出租車司機(jī)、公交司機(jī)、私家車個(gè)體、摩托車司機(jī)等）進(jìn)行抽樣調(diào)查，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與專家意見想結(jié)合，并做歸一化處理，最后確定

47、權(quán)重如下表5-1所示。表5-1評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重向量表指標(biāo)行程速度停車次數(shù)行程時(shí)間行程延誤負(fù)荷度權(quán)重02230.2080.1950.1910.183可得到權(quán)重向量w=0.223,0.208,0.195,0.191,0.183。5.2.4 交通擁堵指數(shù)由于確定了模糊判別矩陣r以及權(quán)重向量w，根據(jù)第二章介紹的模糊數(shù)學(xué)理論，可將w和r進(jìn)行模糊合成，即b=wr，得到b=b1,b2,b3,b4,b5，令b=maxb1,b2,b3,b4,b5，b就是對(duì)交通擁堵程度的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，這里定義b為交通擁堵指數(shù)，通過模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系判斷了待評(píng)價(jià)路段的交通擁堵嚴(yán)重程度，b值取值為0,1，b值越大，道路越暢通；反之道路越擁

48、堵。如表5-2所示：表5-2 交通擁堵指數(shù)表b交通擁堵狀態(tài)0-0.2擁堵0.2-0.4輕度擁堵0.4-0.6緩行0.6-0.8基本暢通0.8-1暢通5.3 本章小結(jié)本章為本文的核心部分，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系建立了交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型，對(duì)于各種參數(shù)的計(jì)算及來源都做了說明，最后定義了交通擁堵指數(shù)，用來描述交通擁堵的嚴(yán)重程度。第6章 仿真分析6.1 vissim軟件概述vissim是由德國(guó)ptv公司開發(fā)的微觀交通流仿真軟件系統(tǒng)，用于仿真各種交通系統(tǒng)，從而進(jìn)行分析研究。該軟件系統(tǒng)能分析在車道類型、交通組成、交通信號(hào)控制、停讓控制等眾多條件下的交通運(yùn)行情況，是評(píng)價(jià)交通工程設(shè)計(jì)和城市規(guī)劃方案的有效仿真工具

49、。vissim 由交通仿真器和信號(hào)狀態(tài)產(chǎn)生器兩部分組成，它們之間通過接口交換檢測(cè)器數(shù)據(jù)和信號(hào)狀態(tài)信息。vissim 既可以在線生成可視化的交通運(yùn)行狀況，也可以離線輸出各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。vissim采用的模型是生理-心理模型，該模型中駕駛員覺得與前車的距離小于安全距離時(shí)后，駕駛員開始減速，但是后車無法判斷前車的車速，后車車速在一定時(shí)間內(nèi)是低于前車車速的，一直到前后車的距離達(dá)到一個(gè)安全距離時(shí)，后車駕駛員開始逐漸地加速，由此形成一個(gè)加減速的循環(huán)過程。vissim進(jìn)入中國(guó)已經(jīng)有10多年的時(shí)間了，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用過程中逐步獲得了業(yè)內(nèi)同行的認(rèn)可與好評(píng)，vissim是世界范圍內(nèi)應(yīng)用最廣泛的微觀交通仿真系統(tǒng)。

50、vissim 已經(jīng)成為模擬軟件的標(biāo)準(zhǔn)，其強(qiáng)大的功能保證了vissim在同類軟件中的優(yōu)勢(shì)地位。6.2 仿真環(huán)境設(shè)置6.2.1 微觀交通流特性參數(shù)微觀交通流特性參數(shù)包括各種車輛的期望車速、車輛的加減速特性、車輛的幾何尺寸、駕駛員行為參數(shù)設(shè)置等78。（1）車輛的期望車速車型的期望車速對(duì)話框如圖6-1所示。實(shí)際仿真過程中，先要確定輸入流量的類型，也就是要確定車輛的種類，進(jìn)而定義不同種種類車輛的期望車速，同時(shí)也要定義期望車速分布曲線。 圖6-1 期望車速對(duì)話框（2）車輛的加減速特性車輛的加減速特性的定義建立在定義了車輛的類型的基礎(chǔ)之上，其一共有四個(gè)參數(shù)，期望加速度、期望減速度、最大加速度和最大減速度。各

51、種車型的加減速參數(shù)vissim中的定義如圖6-2及圖6-3，通常采用默認(rèn)值即可。圖6-2 車輛的加減速特性對(duì)話框圖6-3 車輛的加減速特性分布曲線（3）車輛的幾何尺寸車輛的車長(zhǎng)直接影響車輛的跟車行為和超車行為，對(duì)車輛變換車道也有一定的作用。vissim 的2d模型中對(duì)車輛的幾何尺寸的描述主要包括長(zhǎng)度、寬度以及前后軸距等。vissim 的2d模型中沒有對(duì)車輛高度進(jìn)行描述，3d模型則有相關(guān)描述，根據(jù)實(shí)際考慮是否選取3d模型，圖6-4為車輛幾何尺寸設(shè)置對(duì)話框。圖6-4 車輛幾何尺寸設(shè)置對(duì)話框（4）駕駛員行為參數(shù)設(shè)置駕駛員行為參數(shù)的設(shè)置一般按照默認(rèn)參數(shù)即可，如圖6-5，相關(guān)參數(shù)的修改要參觀有關(guān)資料。圖

52、6-5 駕駛員行為參數(shù)設(shè)置對(duì)話框6.2.2 宏觀交通流特性參數(shù)宏觀交通流特性參數(shù)主要包括車型分類、交通量組成的流量輸入和路徑選擇。（1）車型分類vissim的分級(jí)體系為車輛分級(jí)-車輛類別-車輛類型，通過分級(jí)體系可以定義車型的分類，用戶可以根據(jù)需要對(duì)車輛類別進(jìn)行修改，可以靈活的增加新的類別也可以刪除已存在的類別。（2）交通組成在微觀仿真系統(tǒng)中，交通組成主要是反映車流中車型的特性。交通組成用于確定路網(wǎng)輸入流量的各種車型和每種車型的流量比例及期望車速。期望車速已經(jīng)設(shè)置。輸入流量，進(jìn)入流量對(duì)話框后，選擇輸入流量的車種組成、流量和時(shí)間間隔。交通組成說明了交通流中的車型的相關(guān)性質(zhì)，通常用來確定路段輸入交通

53、流量的各類車型以及車型的流量比例及期望車速，期望車速分布在前面已做設(shè)置。（3）路徑選擇左鍵點(diǎn)擊目標(biāo)路段，然后點(diǎn)擊右鍵可觀察到路段上會(huì)出現(xiàn)條綠色和黃色的線，這些線指示出路線的方向，彈出的對(duì)話框如圖6-6所示：圖6-6 路徑選擇對(duì)話框6.3 車輛行駛規(guī)則（1）速度控制規(guī)則區(qū)段限速設(shè)置適用于在某些特殊的路段和特殊的時(shí)間內(nèi)對(duì)車輛進(jìn)行速度限制，如匝道合流點(diǎn)。（2）優(yōu)先規(guī)則現(xiàn)實(shí)中當(dāng)某一交叉口的兩個(gè)方向的車流匯聚時(shí)，如果缺少相關(guān)的信號(hào)控制，在匯合時(shí)會(huì)產(chǎn)生交織問題，從而產(chǎn)生安全隱患。為了保障居民行車安全，路段主要方向的車流具有優(yōu)先通過的權(quán)利，次要的車流應(yīng)停車讓行，同時(shí)要在車頭間距和時(shí)距得到保障時(shí)才匯入車流。如

54、圖6-7。圖6-7 優(yōu)先權(quán)設(shè)置對(duì)話框及示意圖6.4 信號(hào)燈設(shè)置vissim軟件可對(duì)車道進(jìn)行信號(hào)控制，其中最主要的是信號(hào)燈的設(shè)置，如圖6-8所示。圖6-8 信號(hào)燈設(shè)置6.5 仿真數(shù)據(jù)設(shè)置完參數(shù)，選擇菜單“simulation parameter”，彈出“simulation parameter”界面，然后進(jìn)行仿真。6.6 江門市交通擁堵評(píng)價(jià)6.6.1 江門市交通數(shù)據(jù)及仿真數(shù)據(jù)根據(jù)交通管理部門觀測(cè)的實(shí)際路況的交通數(shù)據(jù)，本文選取江門市蓬江區(qū)西區(qū)工業(yè)園、西環(huán)路、龍灣路及環(huán)市二路為待評(píng)價(jià)路段，如圖6-9，其交通數(shù)據(jù)如表6-1所示：圖6-9 江門市蓬江區(qū)待評(píng)估路段表6-1 江門市觀測(cè)數(shù)據(jù)路段vcm交通擁堵

55、狀態(tài)西區(qū)工業(yè)園西環(huán)路31.80.57.3470.5輕度擁堵西環(huán)路龍灣路38.71.516.8190.7緩行龍灣路環(huán)市二路24.63.357.51500.7暢通環(huán)市二路西區(qū)工業(yè)園21.70.66.7670.6輕度擁堵根據(jù)vissim仿真軟件得到仿真數(shù)據(jù)表如表6-2.表6-2 vissim仿真數(shù)據(jù)vcm交通擁堵狀態(tài)39.81.85.343.30.4暢通11.72.57.834.90.6擁堵24.60.847.51401.5緩行41.71.656.7870.5輕度擁堵6.6.2 matlab分析本文使用malab軟件計(jì)算最終的交通擁堵指數(shù)，首先編寫好五個(gè)交通擁堵評(píng)價(jià)狀態(tài)指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，保存為m1.

56、m、m2.m、m3.m、m4.m、m5.m文件，然后編寫matrix.m文件，其作用是計(jì)算出模糊判別矩陣，最后編寫模糊合成運(yùn)算的m文件mohu.m9。計(jì)算情況如下：例舉西區(qū)工業(yè)園西環(huán)路交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)過程，輸入西區(qū)工業(yè)園西環(huán)路的交通數(shù)據(jù)，即r=matrix(31.8,0.5,7.3,47,0.5)，程序運(yùn)行結(jié)果如圖6-10。圖6-10 模糊判別矩陣matlab運(yùn)行程序圖輸入權(quán)重向量w=0.223,0.208,0.195,0.191,0.183，進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，如圖6-11.圖6-11 模糊合成運(yùn)算根據(jù)隸屬度最大化原則，交通擁堵指數(shù)b=max0.2525,0.2208,0.2163,0.057

57、9,0.2525=0.2525，對(duì)應(yīng)緩行狀態(tài)。由此得到全部路段的評(píng)價(jià)結(jié)果如下表所示：表6-3 江門市路段評(píng)價(jià)結(jié)果表路段b擁堵狀態(tài)西區(qū)工業(yè)園西環(huán)路0.2525輕度擁堵西環(huán)路龍灣路0.3562輕度擁堵龍灣路環(huán)市二路0.2627輕度擁堵環(huán)市二路西區(qū)工業(yè)園0.2153輕度擁堵表6-4 vissim數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果表數(shù)據(jù)b擁堵狀態(tài)探測(cè)車10.2110輕度擁堵探測(cè)車20.2456輕度擁堵探測(cè)車30.2118輕度擁堵探測(cè)車40.4650緩行6.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析通過建立的交通擁堵評(píng)價(jià)模型，評(píng)價(jià)了vissim仿真數(shù)據(jù)以及江門市蓬江區(qū)西區(qū)工業(yè)園、西環(huán)路、龍灣路及環(huán)市二路相關(guān)路段的交通狀態(tài)，與路段實(shí)際的交通狀態(tài)對(duì)比

58、，即對(duì)比表6-1到表6-4的相關(guān)內(nèi)容，可看出本文的評(píng)價(jià)結(jié)果大致令人滿意，對(duì)仿真數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)反映了其真實(shí)的交通擁堵狀態(tài)，對(duì)西區(qū)工業(yè)園西環(huán)路及環(huán)市二路西區(qū)工業(yè)園的評(píng)價(jià)結(jié)果完全準(zhǔn)確，對(duì)龍灣路環(huán)市二路及西環(huán)路龍灣路的評(píng)價(jià)結(jié)果存在一定的誤差，但是在一定程度上也反映了路段的交通擁堵特性，可為交通管理部門提供決策支持，具有一定的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。6.7 本章小結(jié)本章進(jìn)行了vissim仿真實(shí)驗(yàn)，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)得到仿真數(shù)據(jù)，同時(shí)選取江門市蓬江區(qū)西區(qū)工業(yè)園、西環(huán)路、龍灣路及環(huán)市二路為待評(píng)價(jià)路段，對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的分析表明本文建立的交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)模型科學(xué)合理，可為交通管理等相關(guān)部門作參考。結(jié)論交通

59、擁堵問題是國(guó)內(nèi)外很多城市都要面對(duì)的難題，如何有效地解決交通擁堵問題的前提是如何科學(xué)合理地定義交通擁堵狀態(tài)研究相關(guān)的評(píng)價(jià)方法，國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者一直在不斷的探索研究相關(guān)的評(píng)價(jià)方法。本文對(duì)經(jīng)典的模糊數(shù)學(xué)理論進(jìn)行了細(xì)致的分析，在模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上建立交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型。結(jié)合vissim仿真軟件生成的數(shù)據(jù)以及江門市實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，用交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型進(jìn)行了交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，本文建立的交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)模型科學(xué)合理，較為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)了交通擁堵狀態(tài)，有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，可為交通管理等相關(guān)部門提供參考。由于模糊理論本身的局限性以及交通問題的復(fù)雜性，在交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)問題上，本文還存在很多不足之處和值得改進(jìn)的地方，主要體現(xiàn)在以下方面：1、模糊理論建立的交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型精度有待提高，可考慮直覺模糊理論以及ffcm理論10，建立更加科學(xué)實(shí)用的交通擁堵模糊評(píng)價(jià)模型。2、交通擁堵評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取有待進(jìn)一步研究，從而提高交通擁堵狀態(tài)評(píng)價(jià)的科學(xué)合理性。3、完善數(shù)據(jù)采集的相關(guān)流程。參考文獻(xiàn)1謝季堅(jiān)，劉承平. 模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用m. 武漢華中科技大學(xué)出版社，2006:1-32樓世博. 模糊數(shù)學(xué)m.科學(xué)出版社，1983:13-573周高平，周直，陳遠(yuǎn)祥. 基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目投資風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)模型j. 重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2005,36(12).107- 1104方燕，章道云. 風(fēng)險(xiǎn)投資的模