道路交通状态的混沌特征分析.docVIP

 n 道路交通状态的混沌特征分析# 刘卫宁，马庆禄 （重庆大学计算机学院，重庆 400044） 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：为了从交通系统的本质角度出发，研究道路交通状态的变化规律，选择路段平均速度 作为交通状态评判的基本指标，利用实测路段平均速度值在全域估计模型的基础上对交通状 态的混沌特征进行估算实验，根据交通状态评判指标的时间序列分析相邻交通状态的变化轨 迹，并讨论了模型参数对交通状态动力学特性的影响。实验结果表明，道路交通状态的变化 机理有一定的规律性，具备混沌的基本特征，所以短期内交通状态的变化情况是可以被预测 的。 关键词：计算机决策支持系统；混沌；平均速度；Lyapunov 指数；交通状态 中图分类号：TP491 U491.112 Analysis on the chaotic characteristics for road traffic condition LIU Weining, MA Qinglu (College of Computer Science, Chongqing University, Chongiqng 400044) Abstract: In order to analyzed the traffic system in nature, realize the change rule of traffic condition, the road average speeds are selected to indicate the road traffic condition, and based on global model, the chaotic character of traffic condition is evaluated by measured value of road average speeds. The change trend of traffic condition has been analyzed by the evaluation index, and the main influencing factors to the dynamical characteristics of traffic condition are discussed by adjusting different parameter. The results show that the traffic condition has significantly chaotic dynamics, which has certain regularity in the short term. This conclusion would provide new approaches for research on traffic condition prediction. Key words: decision support system; Chaos; mean speed; Lyapunov exponent; traffic condition 0 引言 交通系统是一个具有随机性、动态性的复杂动力系统[1]。组成系统的各因素之间存在着 复杂的非线性关系[2][3]，而且受到各种不确定性因素的干扰，其变化机理及其混沌特性成为 近年来国内外学者研究的热点[4-6]。Dendirnos[7]首次对交叉路口存在的混沌现象进行了判别。 蒋海峰等[8]利用 Bierley 跟驰模型讨论了模型参数对交通流动力学特性的影响，并从理论上 证明了后车驾驶员对前后车相对速度和前后车车头间距越敏感就越容易出现混沌现象。 Low[9-10]等研究了车头距变化引起的混沌运动。贺国光等[11-13]不仅对仿真交通流中的混特性 进行了证明，而且还探索了交通流中存在的分形现象。林义成等[14]根据生态学中的 Logistic 方程，建立城市交通运输方式共生演化模型, 并讨论城市交通运输方式共生演化机制。范文 婷等[15]把在 Logistic 方程基础上提出的模拟生物种群间相互关系的 LV 模型引入交通方式关 系分析中，构建城市交通方式间的互利合作模型。综上所述，利用混沌的非线性本质研究交 通动力系统的混沌特性和变化机理，从而在根本上保证了其可行性。 由于路网是由许多路段组成的，因此整个路网交通状态反映在路段交通状态的变化过程 中，而由于不断的加速和减速，交通的运动形态反复变化，其速度对交通状态非常敏感，路 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20090191110022) 作者简介：刘卫宁（1965-），女，教授，主要研究方向：集成制造，智能交通，云计算 -1-