1.一種基于模糊馬爾可夫過程的路網(wǎng)交通狀態(tài)預測方法,包括以下步驟:
1)在選定待預測路網(wǎng)交通狀態(tài)的路網(wǎng)區(qū)域以后,以固定時間間隔采集此區(qū)域內各個交叉口的歷史交通流量數(shù)據(jù);
2)為便于量化計算,根據(jù)道路服務水平及飽和度之間的關系,建立飽和度值和量化值的映射,由此根據(jù)飽和度值界定交通狀態(tài);
3)根據(jù)步驟1)中所得交叉口歷史交通流量數(shù)據(jù),利用馬爾可夫過程特性計算得到交叉口狀態(tài)轉移矩陣P;
4)假設已知交叉口當前時刻狀態(tài)向量為At,計算得出交叉口下一時刻狀態(tài)向量為At+1=AtP,從而獲得交叉口下一時刻交通狀態(tài),其中P為步驟3)中所述狀態(tài)轉移矩陣;
5)對所述路網(wǎng)區(qū)域內的各個交叉口進行分類,并確定各類型的數(shù)目以及權重向量B;
6)考慮步驟2)中所界定的交通狀態(tài)分別在預測以及歷史下一時刻中所占的數(shù)目情況,計算出模糊評價矩陣M;
7)根據(jù)步驟5)中所述交叉口類型權重向量B以及步驟6)中所述模糊評價矩陣M,計算得到路網(wǎng)運行狀態(tài)向量A,從而獲得所述路網(wǎng)區(qū)域的交通狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的一種基于模糊馬爾可夫過程的路網(wǎng)交通狀態(tài)預測方法,其特征在于:
步驟1)中所述采集歷史交通流量數(shù)據(jù)的固定時間間隔是指5分鐘或15分鐘或30分鐘或60分鐘;
步驟2)中所述映射關系具體是指:飽和度小于等于0.3為暢通狀態(tài),飽和度大于0.3小于等于0.6為輕微擁擠狀態(tài),飽和度大于0.6小于等于0.9為擁擠狀態(tài),飽和度大于0.9為嚴重擁擠狀態(tài),即界定出了四種交通狀態(tài);
步驟3)中所述狀態(tài)轉移矩陣P是一個4×4矩陣,所述四種狀態(tài)中的每一種都將轉移或不轉移成四種狀態(tài)中的任意一種(包含轉移成相同狀態(tài)的情況),如式(1)所示:
其中,pij代表當前時刻交叉口狀態(tài)為j(j=1,2,3,4),下一時刻狀態(tài)為i(i=1,2,3,4)的概率;
步驟5)中所述交叉口分類方法按照如下原則進行:主干路與主干路相交的交叉口作為第1類交叉口,主干路與次干路相交的交叉口作為第2類交叉口,主干路與支路相交的交叉口作為第3類交叉口,次干路與次干路相交的交叉口作為第4類交叉口,次干路與支路相交的交叉口作為第5類交叉口,支路與支路相交的交叉口作為第6類交叉口,即定義了六種交叉口類型;
步驟5)中所述各類型交叉口的數(shù)目用b1,b2,b3,b4,b5,b6表示,則所述權重向量B如式(2)所示:
B=(B1 B2 B3 B4 B5 B6) (2)
其中,Bi=bi/(b1+b2+b3+b4+b5+b6),即Bi為交叉口各類型所占數(shù)目與交叉口總數(shù)的比值(i=1,2,3,4,5,6);
步驟6)中所述模糊評價矩陣M是一個6×4矩陣,所述六類交叉口中的每一類都會有四種交通狀態(tài)的可能,如式(3)所示:
其中,矩陣因子mqi表示路網(wǎng)中第q(q=1,2,3,4,5,6)類交叉口的狀態(tài)為i(i=1,2,3,4)的概率;
所述模糊評價矩陣因子mqi由式(4)計算得到:
其中,xi(i=1,2,3,4)為馬爾可夫過程預測的交叉口交通狀態(tài)界定值,yi(i=1,2,3,4)為歷史數(shù)據(jù)中下一時刻交叉口交通狀態(tài)界定值,u為調整參數(shù),一般取0.75;
步驟7)中所述路網(wǎng)運行向量A如式(5)所示:
A=(A1 A2 A3 A4) (5)
所述路網(wǎng)運行狀態(tài)向量的各分量由式(6)計算得到:
其中,Bj為交叉口各類型所占數(shù)目與交叉口總數(shù)的比值,mji為所述模糊矩陣因子。
3.如權利要求1所述的一種基于模糊馬爾可夫過程的路網(wǎng)交通狀態(tài)預測方法,其特征在于:
步驟2)中所述量化值具體是指將四類交通狀態(tài):暢通,輕微擁擠,擁擠,嚴重擁堵分別對應為數(shù)值1,2,3,4;
步驟4)中所述交叉口當前或下一時刻狀態(tài)向量的四個分量分別代表步驟2)中所述四種交通狀態(tài)的概率值,其中最大的分量代表當前或下一時刻交叉口的狀態(tài);
步驟7)中所述路網(wǎng)運行狀態(tài)向量的四個分量分別代表步驟2)中所述四種交通狀態(tài)的概率值,其中最大的分量代表路網(wǎng)交通狀態(tài)。