本发明专利技术涉及一种交通道路状态预测技术领域。本发明专利技术通过对交通系统中的不同道路状况进行定义，根据实际情况情况灵活地对道路系统的状态变化进行分类，通过路段上一时刻的状态判断当前时刻道路可能处于的状态类型。根据给定的时间遍历出该段道路所有可能面临的状况。结合各种道路状态的变化概率，计算出该段道路处于每种状态的可能概率，从而为决策者提供一个直观的道路信息，以帮助其更好的做出决策。这种遍历方法相比于n叉树的方法节省了大量的数据存储空间与计算时间，当研究复杂系统时效果尤为明显。同时，此交通道路系统状态变化集合生成方法也可用于其他工业、电力、信息等领域，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种交通道路系统状态变化预测方法
本专利技术涉及一种交通道路系统监测
，具体涉及一种交通道路系统状态变化预测方法。
技术介绍
随着城市规模的日益扩大，机动车拥有量及道路交通数量迅速增加，直接导致了交通拥挤、堵塞以及交通事故的增加、环境污染等问题。据资料显示，各国因交通拥堵所造成的经济损失占GDP的1.5％到4％。正因如此，交通堵塞越来越成为阻碍经济发展和人类生存环境的主要问题。作为经济活动和客货运输的载体，城市道路交通网络是城市交通运行的物质基础。近年来，随着城市规模的急剧扩张，城市路网规模也越来越大，人们出行的距离不断延长、出行时间不断增加。同时，经济的快速发展也使得人们的时间效用不断提升、城市生活节奏不断加快，这就导致了人们对城市交通系统的要求在舒适、便捷、经济和安全的基础上，增加了准时的新要求，即要求增加出行的可靠性。城市道路网络是城市交通的基础，其可靠性有着极其重要的作用，没有可靠的道路网络，就不可能有可靠的交通。这不仅会降低城市其他功能的效益，增加其他系统的维护费用，还会造成其他巨大的间接费用。然而，复杂的城市化道路网络同时会使道路网络的可靠性受到越来越大的威胁。在我国，随着经济水平的迅速提升，城市汽车保有量急剧上升，缓解交通拥堵，提高道路交通安全水平已成为全社会的迫切需求。对于很多城市而言，道路拥堵、交通不畅实际上并不是因为道路不够，而是道路间没有建立有效的利用体系，根据资料显示，北京的城市交通利用率仅为40％。事实证明，单纯依靠建设交通基础设施不仅不能完全解决交通需求，而且耗费大量经费。因此有效的分析交通道路的使用情况对于规划交通道路系统具有十分重要的意义。通过分析交通流量情况，合理分配道路资源，均衡分布交通流量，对充分发挥交通网络系统的有效性具有重要意义。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种交通道路系统状态变化预测方法，适用于多个子系统构成的复杂交通系统，每个子系统又各自包含不同的道路系统。通过分析每个道路子系统中每条具体道路的状态情况，便可得知整个交通系统的运行情况。与此同时，将道路系统的状态情况与时间相结合，便可根据给定的时间步长计算出道路系统出现的各种可能状态。将其与各种道路状态出现的概率相结合，便可计算出所有道路系统所有可能出现的状况的概率。通过这种方法，可以帮助决策者了解系统会处于何种运行状态，每种状态出现的概率是多少，为其制定相应计划或任务提供有力的数据支持。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是，一种交通道路系统状态变化预测方法，包括以下步骤：步骤一：采用数理统计方法设定交通道路系统中状态转移概率PN×N，具体计算步骤为：定义一个道路状态的集合M，该集合M记录交通道路系统可能出现的N种不同道路状态，其表达式为M＝[m1,m2,…mi,…,mN]，其中mi表示交通道路系统可能出现的第i种道路状态，其中i＝[1,2,3...,N]，PN×N则为道路状态的集合M中N种不同道路状态m1,m2,…mi,…,mN可能出现的状态转移概率，步骤二：设定道路状态变化规则YN×N，YN×N包括N组道路状态变化规则Y1，Y2，Y3，......Yi......YN，第i组道路状态变化规则Yi的表达式如下：Yi＝[yi1,yi2...,yij...,yiN]i＝1～Nyij∈M或yij＝0(1)式(1)中，元素yij表示第i组道路状态变化规则中的第j种道路状态变化规则，步骤三：设定最大迭代时间T，步骤四：设定初始时刻t0的道路变化状态集合I0，并令I0＝0，其公式如下：I0＝[I0,1,I0,2,…I0,j,…,I0,T-1,I0,T](2)令I0,j＝1,I0,T＝0，其中j＝1,2,…,T-1，即I0＝[I0,1,I0,2,…,I0,T-1,I0,T]＝[1,1,…,1,0]1×T，步骤五：设置计算时间t，并为该时间t赋初始值t＝t0＝T，步骤六：判断当前时刻t＞1是否成立，若是，则执行步骤七，否则，结束本流程；步骤七：计算道路系统在当前时刻t的可能变化的道路变化状态集合Ii，其公式如下：Ii＝[Ii,1,Ii,2,…Ii,j,…,Ii,T-1,Ii,T](3)其中i＝1,2,3...,Nj＝1～T其中，所述Ii,j的公式为：其公式表达的含义是：第i种道路状态变化集合中的第j个时间节点上的道路状态是根据第i种道路状态变化集合中的第j-1个时间节点上的状态所对应的变化规则来设定的。步骤八：t＝t-1，返回执行步骤六。进一步的，所述步骤七包括以下步骤：步骤71：设置中间变量tm＝t，步骤72：根据tm-1时刻道路状态，遍历tm时刻可能的道路状态，步骤73：令tm＝tm+1，步骤74：判断tm≤T断是否成立，若是则返回执行步骤72，否则执行步骤75；步骤75：检查是否遍历完所有可能的道路状态，若是则执行步骤八，否则返回执行步骤71。进一步的，还包括步骤九，所述步骤九结合步骤一至八的计算结果，计算每种道路状态组合的发生概率，其公式为：进一步的，道路状态的集合M中N种不同道路状态m1,m2,…mi,…,mN可能出现的状态转移概率PN×N，其计算公式为：PN×N＝[P1N,P2N,...,PiN,...,PNN],i＝1,2,3,...,N，P1N为集合M中道路状态m1可能出现集合M中N种不同道路状态m1,m2,…mi,…,mN的状态转移概率，其计算公式为：P1N＝[P11,P12,...,P1i,...,P1N],i＝1,2,3,...,N，P2N为集合M中道路状态m2可能出现集合M中N种不同道路状态m1,m2,…mi,…,mN的状态转移概率，其计算公式为：P2N＝[P21,P22,...,P2i,...,P2N],i＝1,2,3,...,N，以此类推，得到PNN＝[PN1,PN2,...,PNi,...,PNN],i＝1,2,3,...,N。本专利技术通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：本专利技术通过对交通系统中的不同道路状况进行定义，根据实际情况情况灵活地对道路系统的状态变化进行分类，通过路段上一时刻的状态判断当前时刻道路可能处于的状态类型。根据给定的时间遍历出该段道路所有可能面临的状况。结合各种道路状态的变化概率，计算出该段道路处于每种状态的可能概率，从而为决策者提供一个直观的道路信息，以帮助其更好的做出决策。这种遍历方法相比于n叉树的方法节省了大量的数据存储空间与计算时间，当研究复杂系统时效果尤为明显。同时，此交通道路系统状态变化集合生成方法也可用于其他工业、电力、信息等领域，具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术的实施例1的流程图；图2是本专利技术的实施例1的详细流程图，包括步骤七的详细步骤；图3是本专利技术的实施例2的流程图；图4是本专利技术的实施例2的数据结构图；图5是本专利技术的实施例3经过T个单位时间后，道路状态变化情况示意图。具体实施方式现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。参考图1所示，本专利技术一种交通道路系统状态变化预测方法，包括以下步骤：步骤一：采用数理统计方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种交通道路系统状态变化预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：采用数理统计方法设定交通道路系统中状态转移概率PN×N，具体计算步骤为：定义一个道路状态的集合M，该集合M记录交通道路系统可能出现的N种不同道路状态，其表达式为M＝[m1,m2,…mi,…,mN]，其中mi表示交通道路系统可能出现的第i种道路状态，其中i＝[1,2,…3,…,N]，PN×N则为道路状态的集合M中N种不同道路状态m1,m2,…mi,…,mN可能出现的状态转移概率，步骤二：设定道路状态变化规则YN×N，YN×N包括N组道路状态变化规则Y1，Y2，Y3，......Yi......YN，第i组道路状态变化规则Yi的表达式如下：Yi＝[yi1,yi2,…,yin] i＝1～N (1)yij∈M或yij＝0式(1)中，元素yij表示第i组道路状态变化规则中的第j种道路状态变化规则，步骤三：设定最大迭代时间T，步骤四：设定初始时刻t0的道路变化状态集合I0，并令I0＝0，其公式如下：I0＝[I0,1,I0,2,…I0,j,…,I0,T‑1,I0,T] (2)令I0,j＝1,I0,T＝0，且j＝1,2,…,T‑1，即I0＝[I0,1,I0,2,…,I0,T‑1,I0,T]＝[1,1,…,1,0]1×T，步骤五：设置计算时间t，并为该时间t赋初始值t＝t0＝T，步骤六：判断当前时刻t＞1是否成立，若是，则执行步骤七，否则，结束本流程；步骤七：计算道路系统在当前时刻t的可能变化的道路变化状态集合Ii，其公式如下：Ii＝[Ii,1,Ii,2,…Ii,j,…,Ii,T‑1,Ii,T] (3)i＝1,2,3...；j＝1～T其中，所述Ii,j的公式为：Iij∈Yli,j-1,i=1,2,···;j=1~T---(4)]]>其公式表达的含义是：第i种道路状态变化集合中的第j个时间节点上的道路状态是根据第i种道路状态变化集合中的第j‑1个时间节点上的状态所对应的变化规则来设定的，步骤八：t＝t‑1，返回执行步骤六。...
【技术特征摘要】
1.一种交通道路系统状态变化预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：采用数理统计方法设定交通道路系统中状态转移概率PN×N，具体计算步骤为：定义一个道路状态的集合M，该集合M记录交通道路系统可能出现的N种不同道路状态，其表达式为M＝[m1,m2,…mi,…,mN]，其中mi表示交通道路系统可能出现的第i种道路状态，其中i＝[1,2,3,...,N]，PN×N则为道路状态的集合M中N种不同道路状态m1,m2,…mi,…,mN可能出现的状态转移概率，步骤二：设定道路状态变化规则YN×N，YN×N包括N组道路状态变化规则Y1，Y2，Y3，......Yi......YN，第i组道路状态变化规则Yi的表达式如下：yij∈M或yij＝0式(1)中，元素yij表示第i组道路状态变化规则中的第j种道路状态变化规则，步骤三：设定最大迭代时间T，步骤四：设定初始时刻t0的道路变化状态集合I0，并令I0＝0，其公式如下：I0＝[I0,1,I0,2,…I0,j,…,I0,T-1,I0,T](2)令I0,j＝1,I0,T＝0，且j＝1,2,…,T-1，即I0＝[I0,1,I0,2,…,I0,T-1,I0,T]＝[1,1,…,1,0]1×T，步骤五：设置计算时间t，并为该时间t赋初始值t＝t0＝T，步骤六：判断当前时刻t＞1是否成立，若是，则执行步骤七，否则，结束本流程；步骤七：计算道路系统在当前时刻t的可能变化的道路变化状态集合Ii，其公式如下：Ii＝[Ii,1,Ii,2,…Ii,j,…,Ii,T-1,Ii,T](3)i＝1,2,3...,Nj＝1～T其中，所述Ii,j的公式为：其公式表达的含义是：第i种道路状态变化集合中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭，缪惠芳，吴一纯，谢珊，郑剑香，陈少敏，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。