基于神经网络的高速公路交通流预测.pdf

滚步太海硕士学位论文基于神经网络的高速公路交通流预测学位授予单位许宏科教授分类号：导师姓名职称申请学位级别论文提交日期孙磊答辩委员会主席学位论文评阅人巨永锋杨晓东赵忠杰摘要交通流诱导系统是智能交通系统领域当中一项重要的研究内容而交通流量的预测问题则是交通流诱导系统的核心问题因此如何能够实时准确的预测交通流量成为诱导系统是否能够有效实现的关键问题。本文写作的目的在于将先进神经网络与交通科学中的交通工程学以及相关学科紧密结合起来。交通流是一个时变复杂的非线性系统对高速公路的交通流模型进行了综述对在交通控制与仿真中常用的宏观动态交通流模型进行了分析并建立起一种改进模型该模型能够准确描述交通流的真实行为。采用神经网络和其改进算法、窬缃⒘私煌髟げ饽Ｐ停ü咛的实例使用数学工具及其神经网络工具箱给出了相应的仿真曲线和预测结果并与原始数据进行了比较和分析。仿真结果显示上述神经网络对于交通流量预测的效果都是比较好的但是每种神经网络在仿真过程中时间长短准确度程度都有区别。预测时间和准确度都不理想经过采用改进算法后精度提高预测时间缩短。窬缭げ馐奔涠蹋抢肷⒊潭高预测精度低。得出以下结论：模型在预测精度上优于Ｐ停荒Ｐ驮谘八度和对学习样本点的逼近性能上Ｐ陀庞贐Ｐ停籅Ｐ脱罢竦矗鳵模型学习稳定；两种模型都可能在某些点存在预测延迟。总体来说两种模型都是比较好的交通流量短期预测方法它们的预测精度都可以满足实际交通诱导的需要。关键词：高速公路；交通流预测；神经网络；窬瑄籖甌’仃．篺：．．瑆瑃甌．．瓼甌．疭．．’．琱．瓸甊瓼．；Ⅱ彳彩竹一引’日劬觐日驴＼磊劲、柘加呷年多月论文知识产权权属声明论文独创性声明作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外对论文的研究做出重本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权Ｃ艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下独立进行研究工要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时署名单位仍然为长安大学。导师签名：第一章绪论弟一早课题研究的目的及意义目前世界公路承担了全球％的货物运输和％的旅客运输公路交通运输是世界经济发展不可缺少的重要支柱。但是随着经济和社会的飞速发展交通工具和人们出行需求的快速增长交通系统日趋拥挤。由此导致的交通事故、交通拥挤、交通污染给经济发展和和人民生活带来了巨大的危害。严重的交通拥挤造成了重大的经济失。我国百万人以上的大城市每年由于交通拥挤造成的经济损失估计约亿人民币相当于我国国内生产总值的％Ｒ悦拦@年由道路阻塞所造成的交通延迟大约有亿个车时由此对用户所造成的损失在年估计达亿美元之巨＞莨兰芅年美国由于交通拥挤而浪费的行驶时间将上升％；每年因交通拥挤造成额外的燃消耗就高达亿美元【。交通工具排放的废气己经成为破坏大气环境的重要污染源头。据统计目前大气中的％以上的等有害气态污染物主要是由汽车排放造成的：大气中相当部分的颗粒有害物也是由汽车排放。在交通拥挤状态下由于车辆时停时走也会造成排放的废气会大幅度增加。所以交通拥挤是交通系统中存在的主要问题。在道路拥挤的开始通常采用的做法是扩建道路。在扩建城市普通道路的基础上修建城市高速公路和城市间高速公路成为缓解日趋严重的交通拥挤问题的主要办法之一。高速公路在公路中属于高等级道路它全程无交叉口实行分隔行驶只限于汽车等高性能机动车行驶能给用户提供较高高速公路目前主要有两种一是城市间高速公路一是城市内高速公路。城市间高速公路比如广深高速公路和沈大高速公路主要为城市间的长途交通服务其特点是进出匝道之间的距离相对较远交通量较小车辆驶入驶出相对较少车流较稳定与普通道路的相互影响小。城市内高速公路如北京的高速环路和上海的高架道路等主要给城市内部的车辆提供中短途的快速通行服务交通流量大驶入驶出相对较多车流波动较大与普通道路相互耦合程度高。但是这两类