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城市交通综合指数、交通出行指数与其数学建模分析

李尚哲

（长沙市第一中学,湖南长沙 410008）

【摘要】随着我国经济的不断发展,机动车的普及程度也越来越高,城市交通管理的复杂程度也越来越高.而与复杂程度密切相关的,就是交通安全风险.借助数学建模,分析交通管理过程中的主要影响因素,从而提高交通管理水平,让我国的城市交通出行更加安全和便利.

【关键词】城市交通；综合指数；出行指数；数学建模

1.前言

车辆越来越多,存在的问题也越来越多.我们应该怎么解决这个问题呢？很多人都觉得这是一个很难的问题,其实不然,尤其是在信息技术飞速发展的今天,我们可以利用现有的信息技术对这个问题进行解决.很多人都会觉得不可能吧？但其实这就是我们实际存在的一种技术.现在,各类交通基础信息、道路实况动态信息,都可以通过这样的技术进行采集和处理.实现交通管理的智能化.现在常被利用的两种指数,就是城市交通综合指数和交通出行指数.我国现行的智能交通系统,也集合了很多这样的高新技术,也可以说,我们没有这些技术,也不可能这么快的就发展出这么优秀的智能交通系统.但现在我们得到的城市交通综合指数和交通出行指数就是完全没有问题的么？事实并不是这样的,因为我们正处在技术的发展阶段,所以我们不可避免的会出现一些问题,接下来我们就将合理的分析问题,解决问题.

2.城市交通综合指数和交通出行指数现在的问题

2.1如何用指数分析我国的交通

在现实生活中,人们很难相信把数学建模和城市交通综合指数与交通出行指数结合起来,因为看起来这就是完全不同的两个方面.确实,数学建模能应用的方面很多.但是像交通基本是时时都在变化着的,它涉及的参数多,计算量可以说是很大的.是可以利用指数对我国的交通进行分析.因为指数这种数学用语的概念,是指一种相对数,而且还可以反应程度和差别的相对数.在我们城市交通中,同一街道不同时间的变化,和同一街道相同时间的变化,都是必不可少的.而这些变化实际上就体现了一种程度和差别.指数的一大特点,就是把复杂的事情简单化.

2.2我国现有的在这方面的问题

现阶段,我国之所以还没有将城市交通综合指数和交通出行指数进行推广应用.其实主要有两个方面的问题.第一个方面,就是我国的交通基础数据管理平台还不够完善.要想合理的进行交通综合指数和交通出行指数进行数学建模,必不可缺的就是大量的基础数据.没有这些数据,是难进行合理的分析的.就算是勉强进行了分析,也可能会出现分析出来的结果与实际出现偏差的情况.而在现阶段,我们缺少的就是交通基础信息数据,主要原因一是我国现在的交通基础信息数据缺乏后台的大数据分析,还不能应对这么大范围的数据的管理和计算.二是观念理念还相对比较落后,现在还没有意识到交通数据进行分析是多么重要.最好的一种情况就是我们既能保证交通基础信息数据的全面性,又能保证其及时性.第二个方面,就是对交通信息资源的社会化服务工作相对落后.我国现在对交通信息资源在管理和技术层面上研究的还比较透彻,但是在社会化的服务方面重视程度还远远不够.交通信息管理与我们的现实生活息息相关,社会大众是交通的主体,交通发展也不可能离开社会大众.尤其是现在经常出现的堵车问题,其实就是大众十分关心的一个问题.如何能够充分利用现有的技术和信息资源,就是要建立科学的数学分析模型,利用交通综合指数和交通出行指数分析,提高服务大众的水平.

3.将数学建模与城市交通综合指数和出行指数结合的方法

3.1城市交通综合指数与数学建模的分析

前文中我们提到的道路交通指数,这是现在国外流行的一种分析道路交通情况的指数,也是一种比较基础的城市交通的综合性评价指数.但是道路交通情况瞬息万变,仅仅通过一个指数就像分析一个这么复杂的问题其实是有些心有余而力不足的.我们想要更好的对城市交通进行分析,就需要引入其他指数.第一个就应该是城市交通综合指数.城市交通综合指数主要描述给定时间内的城市综合交通状况的优良度,其直接影响因素是交通流量、平均车速、交通密度和交通延误；间接影响因素有交通事故、交通秩序好坏、气象因素、政策因素、环境因素、城市车辆保有量、各类车辆出行比例和数量.也可以说这个指数,是我们现在最为重要的一个指数.而且这个指数反应的问题也是比较全面的.城市交通综合指数更侧重的是对交通驾驶员和政府方面的作用.对政府而言,交通的流量、平均的车速、密度基本上是可以对一个地区的交通进行分析,得出发生交通意外和违规违章的概率.而对于驾驶员而言比较重要的,就是交通事故、交通延误和交通秩序的好坏.要知道,驾驶员最为关心的,也就是安全问题,只有能保证好安全的问题,驾驶员才能安心上路.而如何构建这个城市交通综合指数呢？我们首先是要通过对历史年度、季度、月、周、日的城市交通状况变化规律的综合分析,以城市交通网主要交通干道和快速道为参照对象,按时段分别建立指标模型,再以此为基础建立交通综合指数加权模型.

之后我们就要根据实际的情况来完善这个模型.其中Ttotal就是指交通综合指数.Ti是指主干道、快速道交通指数；ωi是指综合指数加权因子；N是指决策路网主干道、快速道总量.

对于主干道、快速道,道路综合指数模型为：

其中Troad是指道路综合指数；Vf是指道路畅通速度；V是指道路平均车速；Kj是指道路最坏交通流密度；Km是指道路最大交通流密度；K是指道路交通流密度；Qm是指道路最大交通流量；Q是指道路交通流量；Dm是指道路最大交通延误时间；D是指道路交通延误时间；A是指道路事故次数；Am是指同类型道路历史事故最大次数；f是指气象因素、环境因素、交通秩序、政策因素等对于速度的调控因子；V是指气象因素、环境因素、交通秩序、政策因素等对于交通流量的调控因子；κ是指气象因素、环境因素、交通秩序、政策因素等对于交通延误的调控因子；Z是指气象因素、环境因素、交通秩序、政策因素等对于交通事故的调控因子；d是指交通流影响常数因子；kv,kk,kq,kd,ka是指各因素权重因子.

3.2交通出行指数与数学建模的分析

我们已经提到,为了能更好的对城市道路交通进行分析,我们需要引进更多的概念.第二个概念,就应该是交通出行指数.从字面上,我们就可以看出来这个概念和前一个概念最为不同的地方,就是我们加入了出行这个词.而对于出行而言,最重要的收益人群其实就是行人.而在城市交通出行指数中,需要综合考虑的也就包括了气候因素和环境的因素.而且城市交通出行指数也应该和我们的天气预报一样是一天一报并且具有预报性的指数.这样的话,才能对行人发挥这个指数最大的作用.而如何对这个指数进行数学建模呢？和上一点中我们提到的指数一样,最开始的时候我们需要的是对历史年度、季度、月、周、日的城市交通状况变化规律的综合分析,以城市交通网主要交通干道和快速道为参照对象,按时段分别建立指标模型,在这之后我们要想建立城市交通出行指数加权模型.

其中Ttrel是指交通出行指数;Tt是指交通综合指数;Tw是指气象指数;Te是指环境指数;kt,kw,ke则是指因素加权因子.

3.3对数学建模中数值进行选择的原则

计算交通综合指数和交通出行指数的模型参量和权数需要通过大量的采样数据进行分析评估方能确定,模型同样需要采样数据检验其合理性与正确性.实际计算时,应根据积累的历史交通资料,尤其是交通流动态信息的基础数据,设计具体的采样数据表,采集的数据应按道路以区段为单位分日期和时段填写.时间段在高峰时期以5分钟或10分钟为单位,其他时候可以以小时为单位.指数作为相对数,计算时需要对数值进行处理,其取值范围可以设定在便于理解的范围,如1～10,1～100等等.对于城市交通综合指数,我们设定其取值范围为1～100,交通出行指数取值范围我们设定为1～10.这主要是从城市交通综合指数和交通出行指数为社会公众服务的特点和人们理解的习惯方面考虑.一般来说,对于城市交通总体综合状态的评价在1～100范围取值,容易形成对交通状态直接的量化概念.交通出行指数以1～10进行度量,与我们已经熟知的穿衣指数相类似,易于为大众所认识和接受.无论城市交通综合指数,还是交通出行指数,其具体数值范围所对应的具体内涵和意义.需要在大量数据计算的基础上进行归类明确,并最终形成参考标准.这是城市交通综合指数和交通出行指数在数学建模方面比较重要的一项工作.而且在进行城市交通综合指数和交通出行指数计算的时候,一定会出现一些比较复杂的计算,这个时候就需要我们的工作人员加强耐心和细心,认真的进行计算.尤其是在面对交通出行指数的计算的时候,这个时候计算出来的每一个数值,其实都可能影响很多人的出行问题.这个时候就更是马虎不得的了.

4.结果应用

城市交通是每个人出行都必须重视的方面.尤其是随着交通事故的频发,我们必须对交通重视起来.这也是为什么要计算城市交通综合指数和城市交通出行指数的原因.在进行计算的时候,许多人觉得计算的时间太长,浪费时间.其实“磨刀不误砍柴工”,只有我们把前期的事情做好,才能以最快的速度更好的解决交通方面的问题.尤其是城市交通综合指数和城市交通出行指数的计算,目的是在充分利用交通信息资源的情况下,为社会公众提供真实有效的信息服务.可以将交通的状况进行量化,让广大社会群众对交通的情况有一个直观的了解.有利于居民对出行的合理把握,形成良好的交通秩序,提高人民的生活质量.政府还可以利用交通综合指数,进行道路建设.比如某一个地区较容易出现交通拥堵现象,就可以根据这一情况进行新的道路规划.同时还可以利用其来进行路线的规划.综合指数就是能把这一个地区所有的道路情况都进行分析.政府完全可以利用这一优势来进行道路的规划,合理的安排行车路线,实行分流,提高交通管理水平,实现交通综合指数和交通出行指数的现实意义.同时,城市交通综合指数和城市交通出行指数也增加了政府在治理交通方面的透明度,能让广大群众更加信服,具有积极的社会意义.

5.总结

在好莱坞的大片里,我们常常可以看见天眼或者是地网一类的东西,它们有着酷炫的名称,就连能力也是十分吓人.一般主角只要用到它们,就好像是有了上帝之眼,能在一瞬间看到敌人的所有行动,他们的行走路线,可能去往的地方,无一例外都可以清清楚楚的出现在电脑的屏幕上.但这样的技术也许不再仅仅是好莱坞大片里的想象.科技造福人类,我们现有的科技已经能带给我们很多不可思议的便利.而下一步,我们可以相信就是在交通方面.衣食住行,我们最重要的四个生活方面.行的重要性也是不言而喻的.当然我们在现有的技术中还是存在一定的问题.但是相信随着技术的发展,我们在城市交通综合指数和城市交通出行指数方面的能力会越来越高,也会将这方面发展的越来越好.

【参考文献】

[1]连齐才.重庆市综合交通运输系统评价研究.《公路与汽运》,2015年5期

[2]陈亚军.咸阳城市交通可持续发展综合评价.《合作经济与科技》,2016年1期

[3]胡赛阳.基于低碳发展的交通体系评价指标的构建．《科技管理研究》,2014年13期

数学建模论文范文结:

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