城市交通流的分形特征

1、城市交通流分形理論的應(yīng)用目錄城市交通流與分形理論道路交通流的分形特性短時(shí)交通流的分形預(yù)測算法基于分維的交通流效率判別技術(shù)Page 2交通流復(fù)雜混沌系統(tǒng)在交通領(lǐng)域，分形研究主要有以下兩個(gè)方向。一是交通流的自相似性:通過研究自相似形成機(jī)理，在交通管控和短時(shí)交通流預(yù)測方面得到應(yīng)用。二是研究交通流的多重分形特征特性:主要體現(xiàn)在交通流時(shí)間分布差異性研究。道路交通流的分形特性分形特性指標(biāo)與分形理論中的自組織、自相似、無標(biāo)度特性相結(jié)合，建立了Hurst指數(shù)(長相關(guān)性)、無標(biāo)度區(qū)間及多重分形三個(gè)分形指標(biāo)用于描述分形特性，為分形算法和實(shí)際交通流數(shù)據(jù)分析奠定基礎(chǔ)。分形算法體系針對(duì)于時(shí)變交通流，引入移動(dòng)時(shí)間窗數(shù)據(jù)處

2、理技術(shù)改進(jìn)重標(biāo)極差法。提出交通流分形無標(biāo)度區(qū)間識(shí)別算法并完善多重分形算法MF-DFA。建立分形算法并對(duì)各分形特性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，得到交通流時(shí)間序列的分形特性。三種案例場景采用實(shí)際交通流數(shù)據(jù)基于分形算法進(jìn)行分析，研究各分形指標(biāo)與實(shí)際交通現(xiàn)象之間的關(guān)系，解釋其意義。針對(duì)于實(shí)際道路交通流的時(shí)間，空間和特殊點(diǎn)三個(gè)方面，利用分形分析方法進(jìn)行研究并驗(yàn)證算法的適用性。Page 3長相關(guān)性-交通流變化的趨勢(shì)性及其自身相關(guān)性強(qiáng)弱無標(biāo)度區(qū)間-交通流相互影響、存在相似性的尺度范圍多重分形特性-交通流在時(shí)間維的分布規(guī)律(分布均勻性、分布最高頻率及分布對(duì)稱性)因素單一化：僅僅考慮到車流速作為影響交通流的因素，而并未涉及流

3、量、密度、轉(zhuǎn)角、路線等因素尺度不夠：采用的路況數(shù)據(jù)時(shí)間間隔為分鐘，更小時(shí)間間隔的交通流分形研究受到限制特性不全面：主要通過分形的自相似、無標(biāo)度、多重分形性質(zhì)上研究，例如分維、吸引子等性質(zhì)并沒有涉及隨著擁堵日益嚴(yán)重，對(duì)于成熟的路網(wǎng)，經(jīng)過長期出行選擇，又經(jīng)歷交通量增長的過程，交通流在動(dòng)蕩中存在相對(duì)穩(wěn)定而又有規(guī)律性變化的規(guī)律。傳統(tǒng)交通模型很難準(zhǔn)確描述這種條件下的交通流特征，而分形理論能較好進(jìn)行描述。此外，分形理論是在大規(guī)模數(shù)據(jù)背景下進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，因此其穩(wěn)定性高。進(jìn)一步刻畫交通流過程不確定性與非線性刻,尤其是隨機(jī)干擾因素的影響，采用分形理論對(duì)交通流的時(shí)間和空間特性進(jìn)行了深入的分析通過相空間重構(gòu)技術(shù)確定

4、關(guān)鍵參數(shù)熵值,得到交通流在數(shù)值特征方面的分形維數(shù),進(jìn)而對(duì)短時(shí)交通流進(jìn)行預(yù)測并對(duì)有效的預(yù)測尺度進(jìn)行了研究(2min的分形預(yù)測尺度低于目前研究中普遍認(rèn)可的5min尺度)短時(shí)交通流的分形預(yù)測算法Page 4預(yù)測數(shù)據(jù)的變化與實(shí)際值的變化相比較具有一定的滯后性不能在最小無標(biāo)度與最小預(yù)測尺度之間建立嚴(yán)格的函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系分形維數(shù)和延誤、流容比均為正相關(guān)，變化速率與加權(quán)間隔期望呈負(fù)相關(guān): 分形維數(shù)和延誤滿足分段對(duì)數(shù)變化關(guān)系，和流容比間局部線性關(guān)系顯著。利用離散傅里葉變換計(jì)算了航路點(diǎn)系統(tǒng)交通流量時(shí)間序列的分形維數(shù)，判別交通流的復(fù)雜性選取延誤和流容比作為表征交通流運(yùn)行效率的特征指標(biāo)基于分維的交通流效率判別技術(shù)單擊添加基于分形理論P(yáng)age 5通過仿真實(shí)驗(yàn)分析了交通流復(fù)雜性和效率之間的量變關(guān)系相同的