李尚哲
【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,機(jī)動(dòng)車(chē)的普及程度也越來(lái)越高,城市交通管理的復(fù)雜程度也越來(lái)越高。而與復(fù)雜程度密切相關(guān)的,就是交通安全風(fēng)險(xiǎn)。借助數(shù)學(xué)建模,分析交通管理過(guò)程中的主要影響因素,從而提高交通管理水平,讓我國(guó)的城市交通出行更加安全和便利。
【關(guān)鍵詞】城市交通;綜合指數(shù);出行指數(shù);數(shù)學(xué)建模
1.前言
車(chē)輛越來(lái)越多,存在的問(wèn)題也越來(lái)越多。我們應(yīng)該怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢?很多人都覺(jué)得這是一個(gè)很難的問(wèn)題,其實(shí)不然,尤其是在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天,我們可以利用現(xiàn)有的信息技術(shù)對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行解決。很多人都會(huì)覺(jué)得不可能吧?但其實(shí)這就是我們實(shí)際存在的一種技術(shù)?,F(xiàn)在,各類(lèi)交通基礎(chǔ)信息、道路實(shí)況動(dòng)態(tài)信息,都可以通過(guò)這樣的技術(shù)進(jìn)行采集和處理。實(shí)現(xiàn)交通管理的智能化?,F(xiàn)在常被利用的兩種指數(shù),就是城市交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)。我國(guó)現(xiàn)行的智能交通系統(tǒng),也集合了很多這樣的高新技術(shù),也可以說(shuō),我們沒(méi)有這些技術(shù),也不可能這么快的就發(fā)展出這么優(yōu)秀的智能交通系統(tǒng)。但現(xiàn)在我們得到的城市交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)就是完全沒(méi)有問(wèn)題的么?事實(shí)并不是這樣的,因?yàn)槲覀冋幵诩夹g(shù)的發(fā)展階段,所以我們不可避免的會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題,接下來(lái)我們就將合理的分析問(wèn)題,解決問(wèn)題。
2.城市交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)現(xiàn)在的問(wèn)題
2.1如何用指數(shù)分析我國(guó)的交通
在現(xiàn)實(shí)生活中,人們很難相信把數(shù)學(xué)建模和城市交通綜合指數(shù)與交通出行指數(shù)結(jié)合起來(lái),因?yàn)榭雌饋?lái)這就是完全不同的兩個(gè)方面。確實(shí),數(shù)學(xué)建模能應(yīng)用的方面很多。但是像交通基本是時(shí)時(shí)都在變化著的,它涉及的參數(shù)多,計(jì)算量可以說(shuō)是很大的。是可以利用指數(shù)對(duì)我國(guó)的交通進(jìn)行分析。因?yàn)橹笖?shù)這種數(shù)學(xué)用語(yǔ)的概念,是指一種相對(duì)數(shù),而且還可以反應(yīng)程度和差別的相對(duì)數(shù)。在我們城市交通中,同一街道不同時(shí)間的變化,和同一街道相同時(shí)間的變化,都是必不可少的。而這些變化實(shí)際上就體現(xiàn)了一種程度和差別。指數(shù)的一大特點(diǎn),就是把復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單化。
2.2我國(guó)現(xiàn)有的在這方面的問(wèn)題
現(xiàn)階段,我國(guó)之所以還沒(méi)有將城市交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用。其實(shí)主要有兩個(gè)方面的問(wèn)題。第一個(gè)方面,就是我國(guó)的交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)還不夠完善。要想合理的進(jìn)行交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,必不可缺的就是大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。沒(méi)有這些數(shù)據(jù),是難進(jìn)行合理的分析的。就算是勉強(qiáng)進(jìn)行了分析,也可能會(huì)出現(xiàn)分析出來(lái)的結(jié)果與實(shí)際出現(xiàn)偏差的情況。而在現(xiàn)階段,我們?nèi)鄙俚木褪墙煌ɑA(chǔ)信息數(shù)據(jù),主要原因一是我國(guó)現(xiàn)在的交通基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)缺乏后臺(tái)的大數(shù)據(jù)分析,還不能應(yīng)對(duì)這么大范圍的數(shù)據(jù)的管理和計(jì)算。二是觀念理念還相對(duì)比較落后,現(xiàn)在還沒(méi)有意識(shí)到交通數(shù)據(jù)進(jìn)行分析是多么重要。最好的一種情況就是我們既能保證交通基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的全面性,又能保證其及時(shí)性。第二個(gè)方面,就是對(duì)交通信息資源的社會(huì)化服務(wù)工作相對(duì)落后。我國(guó)現(xiàn)在對(duì)交通信息資源在管理和技術(shù)層面上研究的還比較透徹,但是在社會(huì)化的服務(wù)方面重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。交通信息管理與我們的現(xiàn)實(shí)生活息息相關(guān),社會(huì)大眾是交通的主體,交通發(fā)展也不可能離開(kāi)社會(huì)大眾。尤其是現(xiàn)在經(jīng)常出現(xiàn)的堵車(chē)問(wèn)題,其實(shí)就是大眾十分關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。如何能夠充分利用現(xiàn)有的技術(shù)和信息資源,就是要建立科學(xué)的數(shù)學(xué)分析模型,利用交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)分析,提高服務(wù)大眾的水平。
3.將數(shù)學(xué)建模與城市交通綜合指數(shù)和出行指數(shù)結(jié)合的方法
3.1城市交通綜合指數(shù)與數(shù)學(xué)建模的分析
前文中我們提到的道路交通指數(shù),這是現(xiàn)在國(guó)外流行的一種分析道路交通情況的指數(shù),也是一種比較基礎(chǔ)的城市交通的綜合性評(píng)價(jià)指數(shù)。但是道路交通情況瞬息萬(wàn)變,僅僅通過(guò)一個(gè)指數(shù)就像分析一個(gè)這么復(fù)雜的問(wèn)題其實(shí)是有些心有余而力不足的。我們想要更好的對(duì)城市交通進(jìn)行分析,就需要引入其他指數(shù)。第一個(gè)就應(yīng)該是城市交通綜合指數(shù)。城市交通綜合指數(shù)主要描述給定時(shí)間內(nèi)的城市綜合交通狀況的優(yōu)良度,其直接影響因素是交通流量、平均車(chē)速、交通密度和交通延誤;間接影響因素有交通事故、交通秩序好壞、氣象因素、政策因素、環(huán)境因素、城市車(chē)輛保有量、各類(lèi)車(chē)輛出行比例和數(shù)量。也可以說(shuō)這個(gè)指數(shù),是我們現(xiàn)在最為重要的一個(gè)指數(shù)。而且這個(gè)指數(shù)反應(yīng)的問(wèn)題也是比較全面的。城市交通綜合指數(shù)更側(cè)重的是對(duì)交通駕駛員和政府方面的作用。對(duì)政府而言,交通的流量、平均的車(chē)速、密度基本上是可以對(duì)一個(gè)地區(qū)的交通進(jìn)行分析,得出發(fā)生交通意外和違規(guī)違章的概率。而對(duì)于駕駛員而言比較重要的,就是交通事故、交通延誤和交通秩序的好壞。要知道,駕駛員最為關(guān)心的,也就是安全問(wèn)題,只有能保證好安全的問(wèn)題,駕駛員才能安心上路。而如何構(gòu)建這個(gè)城市交通綜合指數(shù)呢?我們首先是要通過(guò)對(duì)歷史年度、季度、月、周、日的城市交通狀況變化規(guī)律的綜合分析,以城市交通網(wǎng)主要交通干道和快速道為參照對(duì)象,按時(shí)段分別建立指標(biāo)模型,再以此為基礎(chǔ)建立交通綜合指數(shù)加權(quán)模型。
Ttotal=■(交通綜合指數(shù)加權(quán)模型)
之后我們就要根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)完善這個(gè)模型。其中Ttotal就是指交通綜合指數(shù)。Ti是指主干道、快速道交通指數(shù);ωi是指綜合指數(shù)加權(quán)因子;N是指決策路網(wǎng)主干道、快速道總量。
對(duì)于主干道、快速道,道路綜合指數(shù)模型為:
Troad=■。
其中Troad是指道路綜合指數(shù);Vf是指道路暢通速度;V是指道路平均車(chē)速;Kj是指道路最壞交通流密度;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誤時(shí)間;D是指道路交通延誤時(shí)間;A是指道路事故次數(shù);Am是指同類(lèi)型道路歷史事故最大次數(shù);f是指氣象因素、環(huán)境因素、交通秩序、政策因素等對(duì)于速度的調(diào)控因子;V是指氣象因素、環(huán)境因素、交通秩序、政策因素等對(duì)于交通流量的調(diào)控因子;κ是指氣象因素、環(huán)境因素、交通秩序、政策因素等對(duì)于交通延誤的調(diào)控因子;Z是指氣象因素、環(huán)境因素、交通秩序、政策因素等對(duì)于交通事故的調(diào)控因子;d是指交通流影響常數(shù)因子;kv,kk,kq,kd,ka是指各因素權(quán)重因子。
3.2交通出行指數(shù)與數(shù)學(xué)建模的分析
我們已經(jīng)提到,為了能更好的對(duì)城市道路交通進(jìn)行分析,我們需要引進(jìn)更多的概念。第二個(gè)概念,就應(yīng)該是交通出行指數(shù)。從字面上,我們就可以看出來(lái)這個(gè)概念和前一個(gè)概念最為不同的地方,就是我們加入了出行這個(gè)詞。而對(duì)于出行而言,最重要的收益人群其實(shí)就是行人。而在城市交通出行指數(shù)中,需要綜合考慮的也就包括了氣候因素和環(huán)境的因素。而且城市交通出行指數(shù)也應(yīng)該和我們的天氣預(yù)報(bào)一樣是一天一報(bào)并且具有預(yù)報(bào)性的指數(shù)。這樣的話,才能對(duì)行人發(fā)揮這個(gè)指數(shù)最大的作用。而如何對(duì)這個(gè)指數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模呢?和上一點(diǎn)中我們提到的指數(shù)一樣,最開(kāi)始的時(shí)候我們需要的是對(duì)歷史年度、季度、月、周、日的城市交通狀況變化規(guī)律的綜合分析,以城市交通網(wǎng)主要交通干道和快速道為參照對(duì)象,按時(shí)段分別建立指標(biāo)模型,在這之后我們要想建立城市交通出行指數(shù)加權(quán)模型。
這個(gè)模型是Ttravel=■。
其中Ttravel是指交通出行指數(shù);Tt是指交通綜合指數(shù);Tw是指氣象指數(shù);Te是指環(huán)境指數(shù);kt,kw,ke則是指因素加權(quán)因子。
3.3對(duì)數(shù)學(xué)建模中數(shù)值進(jìn)行選擇的原則
計(jì)算交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)的模型參量和權(quán)數(shù)需要通過(guò)大量的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估方能確定,模型同樣需要采樣數(shù)據(jù)檢驗(yàn)其合理性與正確性。實(shí)際計(jì)算時(shí),應(yīng)根據(jù)積累的歷史交通資料,尤其是交通流動(dòng)態(tài)信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)具體的采樣數(shù)據(jù)表,采集的數(shù)據(jù)應(yīng)按道路以區(qū)段為單位分日期和時(shí)段填寫(xiě)。時(shí)間段在高峰時(shí)期以5分鐘或10分鐘為單位,其他時(shí)候可以以小時(shí)為單位。指數(shù)作為相對(duì)數(shù),計(jì)算時(shí)需要對(duì)數(shù)值進(jìn)行處理,其取值范圍可以設(shè)定在便于理解的范圍,如1~10,1~100等等。對(duì)于城市交通綜合指數(shù),我們?cè)O(shè)定其取值范圍為1~100,交通出行指數(shù)取值范圍我們?cè)O(shè)定為1~10。這主要是從城市交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)為社會(huì)公眾服務(wù)的特點(diǎn)和人們理解的習(xí)慣方面考慮。一般來(lái)說(shuō),對(duì)于城市交通總體綜合狀態(tài)的評(píng)價(jià)在1~100范圍取值,容易形成對(duì)交通狀態(tài)直接的量化概念。交通出行指數(shù)以1~10進(jìn)行度量,與我們已經(jīng)熟知的穿衣指數(shù)相類(lèi)似,易于為大眾所認(rèn)識(shí)和接受。無(wú)論城市交通綜合指數(shù),還是交通出行指數(shù),其具體數(shù)值范圍所對(duì)應(yīng)的具體內(nèi)涵和意義。需要在大量數(shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行歸類(lèi)明確,并最終形成參考標(biāo)準(zhǔn)。這是城市交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)在數(shù)學(xué)建模方面比較重要的一項(xiàng)工作。而且在進(jìn)行城市交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)計(jì)算的時(shí)候,一定會(huì)出現(xiàn)一些比較復(fù)雜的計(jì)算,這個(gè)時(shí)候就需要我們的工作人員加強(qiáng)耐心和細(xì)心,認(rèn)真的進(jìn)行計(jì)算。尤其是在面對(duì)交通出行指數(shù)的計(jì)算的時(shí)候,這個(gè)時(shí)候計(jì)算出來(lái)的每一個(gè)數(shù)值,其實(shí)都可能影響很多人的出行問(wèn)題。這個(gè)時(shí)候就更是馬虎不得的了。
4.結(jié)果應(yīng)用
城市交通是每個(gè)人出行都必須重視的方面。尤其是隨著交通事故的頻發(fā),我們必須對(duì)交通重視起來(lái)。這也是為什么要計(jì)算城市交通綜合指數(shù)和城市交通出行指數(shù)的原因。在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候,許多人覺(jué)得計(jì)算的時(shí)間太長(zhǎng),浪費(fèi)時(shí)間。其實(shí)“磨刀不誤砍柴工”,只有我們把前期的事情做好,才能以最快的速度更好的解決交通方面的問(wèn)題。尤其是城市交通綜合指數(shù)和城市交通出行指數(shù)的計(jì)算,目的是在充分利用交通信息資源的情況下,為社會(huì)公眾提供真實(shí)有效的信息服務(wù)??梢詫⒔煌ǖ臓顩r進(jìn)行量化,讓廣大社會(huì)群眾對(duì)交通的情況有一個(gè)直觀的了解。有利于居民對(duì)出行的合理把握,形成良好的交通秩序,提高人民的生活質(zhì)量。政府還可以利用交通綜合指數(shù),進(jìn)行道路建設(shè)。比如某一個(gè)地區(qū)較容易出現(xiàn)交通擁堵現(xiàn)象,就可以根據(jù)這一情況進(jìn)行新的道路規(guī)劃。同時(shí)還可以利用其來(lái)進(jìn)行路線的規(guī)劃。綜合指數(shù)就是能把這一個(gè)地區(qū)所有的道路情況都進(jìn)行分析。政府完全可以利用這一優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)行道路的規(guī)劃,合理的安排行車(chē)路線,實(shí)行分流,提高交通管理水平,實(shí)現(xiàn)交通綜合指數(shù)和交通出行指數(shù)的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí),城市交通綜合指數(shù)和城市交通出行指數(shù)也增加了政府在治理交通方面的透明度,能讓廣大群眾更加信服,具有積極的社會(huì)意義。
5.總結(jié)
在好萊塢的大片里,我們常??梢钥匆?jiàn)天眼或者是地網(wǎng)一類(lèi)的東西,它們有著酷炫的名稱(chēng),就連能力也是十分嚇人。一般主角只要用到它們,就好像是有了上帝之眼,能在一瞬間看到敵人的所有行動(dòng),他們的行走路線,可能去往的地方,無(wú)一例外都可以清清楚楚的出現(xiàn)在電腦的屏幕上。但這樣的技術(shù)也許不再僅僅是好萊塢大片里的想象??萍荚旄H祟?lèi),我們現(xiàn)有的科技已經(jīng)能帶給我們很多不可思議的便利。而下一步,我們可以相信就是在交通方面。衣食住行,我們最重要的四個(gè)生活方面。行的重要性也是不言而喻的。當(dāng)然我們?cè)诂F(xiàn)有的技術(shù)中還是存在一定的問(wèn)題。但是相信隨著技術(shù)的發(fā)展,我們?cè)诔鞘薪煌ňC合指數(shù)和城市交通出行指數(shù)方面的能力會(huì)越來(lái)越高,也會(huì)將這方面發(fā)展的越來(lái)越好。
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