【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研 究成果，定義了交通擁堵：交通擁堵是一種交通流停滯在路段上的現(xiàn)象，其根本原因是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某路段的車輛總數(shù)超過(guò)該路段的設(shè)計(jì)交通容量。 交通擁堵分類 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)交通擁堵的分類還沒有 形成 統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同的 國(guó)家和地區(qū)采用的劃分方式都有不同 ， 下面介紹 以下幾類 分類情況 ： (1)平均速度 作 為劃分依據(jù)， 這種依據(jù)得到普遍的應(yīng)用 ，要依 平均速度來(lái)評(píng)價(jià)道路的交通擁堵 程度，分為暢通、擁擠、堵塞和嚴(yán)重堵塞四種 程度 ， 另外不同規(guī)模的城市和地區(qū)，劃分的標(biāo)準(zhǔn)也有所不同，我國(guó)很多城市也采用平均速度進(jìn)行劃分 ， 由于交通擁堵程度具有主觀性，不同的人有不同的感覺，最后評(píng)價(jià)出來(lái)的等級(jí)可能不一樣， 我國(guó) 在綜合國(guó)外的研究成果，將 平均車速 20km/h 作為暢通與擁擠的分界線，以平均車速 10km/h 作為擁擠與堵塞的分界線。 (2)等待紅綠燈數(shù)為劃分依據(jù)，對(duì)于交叉口擁堵程度的判定，我國(guó)規(guī)定在城市交通信號(hào)燈控制的交叉路口， 3 次綠燈顯示車輛未能通過(guò)路口的為阻塞， 5 次綠燈顯示車輛未能通過(guò)路口的為嚴(yán)重阻塞。 (3)排隊(duì)長(zhǎng)度 和 速度為劃分依據(jù)?！?2020 年快速路與主干路交通狀況調(diào)查報(bào)告》 報(bào)告中對(duì)交通擁堵的標(biāo)準(zhǔn)作了說(shuō)明 ，如表 2 1 所示。 表 21《 2020 年快速路 與主干路交通狀況調(diào)查報(bào)告》中路段相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 路段 排隊(duì)長(zhǎng)度 km 速度 km/h 擁堵 ≤ 排隊(duì)長(zhǎng)度＜ 15＜速度≤ 20 中度擁堵 ≤ 排隊(duì)長(zhǎng)度＜ 5＜速度≤ 15 嚴(yán)重?fù)矶? ≤ 排隊(duì)長(zhǎng)度 速度≤ 5 本文根據(jù)深圳市交通運(yùn)輸委員會(huì)（深圳市港務(wù)管理局）定義的道路交通運(yùn)行指數(shù)，交通指數(shù)范圍為 0～ 5，將交通擁堵狀態(tài)分為五個(gè)等級(jí)：暢通（ 0～ 1）、基本暢通（ 1～ 2）、緩行（ 2～ 3）、輕度擁堵（ 3～ 4）、擁堵（ 4～ 5）。 各種交通擁堵狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的路況和出行情況如表 22。 表 22 交通擁堵狀態(tài) 下路況和出行情況表 交通擁堵程度 對(duì)應(yīng) 路況 出行耗時(shí) 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 暢通 基本沒有道路擁堵 可以按道路限速標(biāo)準(zhǔn)行駛 基本暢通 有少量道路擁堵 比暢通時(shí)多耗時(shí) 至 倍 緩行 部分環(huán)路 和 主干路擁堵 比暢通時(shí)多耗時(shí) 至 倍 輕度擁堵 大量環(huán)路 和 主干路擁堵 比暢通時(shí)多耗時(shí) 至 倍 擁堵 全市大部分道路擁堵 比暢通時(shí)多耗時(shí) 倍以上 交通擁堵評(píng)價(jià)方法 我國(guó)交通擁堵評(píng)價(jià)方法的研究起步比較晚，目前還處在不斷摸索階段，現(xiàn)有的很多評(píng)價(jià)方法都比較簡(jiǎn)單，存在一定的局限性。很多只是考慮了單個(gè)交通擁 堵評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響，也就是說(shuō)只考慮了單因素的作用，缺乏全面性和統(tǒng)籌性，不可以從多方面反映道路的交通擁堵程度，借鑒國(guó)外的研究成果，從我國(guó)的實(shí)際出發(fā)，本文做了一些簡(jiǎn)單的研究。 交通擁堵評(píng)價(jià)方法是指通過(guò)定性或定量的評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)某路段或區(qū)域內(nèi)的交通擁堵狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，其主要作用是對(duì)比分析時(shí)空范圍內(nèi)的擁堵水平，從而確定擁堵治理政策和措施的可行性和有效性，為進(jìn)一步治理?yè)矶绿峁┲匾膮⒖家罁?jù)。 交通擁堵評(píng)價(jià)方法是 定性或定量的評(píng)價(jià)道路或區(qū)域內(nèi)的交通擁堵 狀況 ，主要 功能 是 比較 時(shí)間和空間的擁擠程度，確定擁塞控制的政策和措施 ， 比較分析的 范圍內(nèi)的可行性和有效性， 從而為更進(jìn)一步的堵塞 控制提供了一個(gè)重要的參考 標(biāo)準(zhǔn) 。 (1)交通流理論 交通流理論是通過(guò)收集大量的歷史數(shù)據(jù)，建立 數(shù)學(xué)模型來(lái)確定流量與 速度 之間的關(guān)系，然后將 實(shí)際測(cè)得的各道路上的交通量 轉(zhuǎn)換為 在理想條件下 的 平均峰值速度，然后通過(guò)速度的大小來(lái) 確定的 交通擁堵的 水平。交通流的方法需要較長(zhǎng) 的研究 時(shí)間， 但理論也相對(duì)完善成熟， 得到各個(gè) 領(lǐng)域 的專家學(xué)者 的認(rèn)可， 但這種方法要擬合速度 流量曲線，各國(guó)各城市都有自身的獨(dú)特性，因此工作量較大，比如要對(duì)江門市的交通情況進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，就要擬和適用于江門市的速度 流量曲線圖 。 (2)綜合評(píng)價(jià)法 綜合評(píng)價(jià)法主要運(yùn)用不同等級(jí)道路進(jìn)行加權(quán)針 ，確定了不同 等級(jí) 道路 的 車輛行駛里程，車輛行駛里程， 對(duì)該指標(biāo)用車輛行駛里程進(jìn)行加權(quán)平均 。雖然在嚴(yán)格意義上所得到的結(jié)果不屬于交通擁堵程度 ，但可以通過(guò)比較 獲取時(shí)間范圍內(nèi)的交通擁堵程度以及變化趨勢(shì)。這種方法的原理和運(yùn)作都 相對(duì)簡(jiǎn)單作，目前在 國(guó)外得到 廣泛地應(yīng)用。 (3)模糊數(shù)學(xué)理論 主要是通過(guò)模糊數(shù)學(xué)理論， 通過(guò) 專家介紹 和 用戶選擇 來(lái) 創(chuàng)建城市道路網(wǎng)交通擁堵評(píng)價(jià)體系 ，根據(jù) 交通擁堵信息、 問(wèn)卷調(diào)查和模糊數(shù)學(xué)理論知識(shí) 建立 模糊關(guān)系函數(shù)， 此 方法的基于人的感官意識(shí) ，根據(jù)道路 交通擁堵情況完全符合人類感官意識(shí)這個(gè)道理，是模糊數(shù)學(xué)在交通擁堵評(píng)價(jià)中的重要 應(yīng)用。 (4)計(jì)算機(jī)仿真 計(jì)算機(jī)仿真在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用，仿真原理是通過(guò)模擬交通環(huán)境，預(yù)測(cè)或者評(píng)價(jià)采五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 取未知的策略后的各種交通參數(shù)，主要步驟如下：第一步：選擇合適的仿真軟件，如 VISSIM等，并根據(jù)實(shí)際確定計(jì)算公式和相關(guān)理論原理。第二步：根據(jù)相應(yīng)的算法和原則來(lái)確定輸入?yún)?shù)，并通過(guò)實(shí)地調(diào)研和人為定義等方式獲得這些參數(shù)。第三步：通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真，仿真輸出參數(shù)，并與預(yù)期值或標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較分析，以確定措施的可行性。 計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的邏輯非常嚴(yán)密， 節(jié)省了大量的財(cái)力和物力，但該方法是不全面的，因?yàn)橐紤]的因素不能完全反映真實(shí)的情況，而且可仿真的參數(shù)也有一些限制，在交通擁堵評(píng)價(jià)問(wèn)題上。計(jì)算機(jī)仿真只是一個(gè)很有意義的參考依據(jù)，對(duì)決策提供支持但并不是說(shuō)具有決定性。 交通擁堵原因 從 2020 年到現(xiàn)在，我國(guó)每年用在公共交通的投資金額不斷增加，累計(jì)超過(guò) 2 萬(wàn)億人民幣，但是交通擁堵問(wèn)題任然沒有得到基本改善，相反，交通擁堵問(wèn)題逐步發(fā)展到我國(guó)的部分中小城市。交通擁堵的主要原因通常認(rèn)可的有三種，其一是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)背景下汽車保有量和使用率的增加，其二是機(jī)動(dòng)車駕駛員以及居民 不遵守交通規(guī)則，造成非常不必要的擁堵，其三是道路的規(guī)劃與設(shè)計(jì)存在缺陷，不能滿足日益發(fā)展的交通量需求，造成道路容量不足，路段負(fù)荷度加大。 我國(guó)目前正處在高速發(fā)展時(shí)期，城市化進(jìn)程不斷加快。到 2020 年將會(huì)有 50%的人口居住于城市。目前我國(guó)的大城市交通擁堵問(wèn)題十分嚴(yán)重，城市化進(jìn)程會(huì)加快城市的交通機(jī)動(dòng)化，從而造成交通受限，進(jìn)而造成交通擁堵，其原因主要是城市化和機(jī)動(dòng)化的雙重作用。隨著人們生活水平的提高， 汽車 的 出行需求 越來(lái)越高 ，導(dǎo)致道路交通供需矛盾進(jìn)一步激化，城市交通擁堵成為一種常態(tài)， 尤其是在 城市中心城區(qū)。 本 章小結(jié) 交通擁堵的定義具有主觀性，本章借鑒參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，定義了交通擁堵，并根據(jù)深圳市交通運(yùn)輸委員會(huì)（深圳市港務(wù)管理局）定義的道路交通運(yùn)行指數(shù) 將交通擁堵狀態(tài)分為五個(gè)等級(jí)：暢通、基本暢通、緩行、輕度擁堵和擁堵。 然后介紹交通擁堵評(píng)價(jià)方法，最后介紹了交通擁堵形成的原因。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 3 章 模糊數(shù)學(xué)理論 模糊數(shù)學(xué)理論概述 模糊數(shù)學(xué)是以不確定性的事物為研究對(duì)象的一門科學(xué)，模糊集合的理論將具有模糊性的對(duì)象加以確切化，從而使研究確定性對(duì)象的數(shù)學(xué)與不確定性對(duì)象的數(shù)學(xué)溝通起來(lái)。在模糊數(shù)學(xué)中，目前己有 模糊拓?fù)鋵W(xué)、模糊群論、模糊圖論、模糊概率、模糊語(yǔ)言學(xué)、模糊邏輯學(xué)等分支，顯示了強(qiáng)大的生命力和滲透力，使數(shù)學(xué)的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展。模糊集是模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，模糊數(shù)學(xué)是研究和處理模糊性現(xiàn)象的數(shù)學(xué)方法， 是研究現(xiàn)實(shí)世界中許多界限不分明甚至是很模糊的問(wèn)題的數(shù)學(xué)工具。在模式識(shí)別、人工智能等方面有廣泛的應(yīng)用。 模糊數(shù)學(xué)從誕生至今已經(jīng)四十多年了，早在 1978 年，國(guó)際上第一本以模糊數(shù)學(xué)為主題的學(xué)術(shù)刊物《 Fuzzy Sets and Systems》在歐洲創(chuàng)刊。模糊數(shù)學(xué)自 1976 年傳入我國(guó)后得到了迅速發(fā)展： 1980 年成立了中國(guó)模糊 數(shù)學(xué)與模糊系統(tǒng)學(xué)會(huì)， 1981 年創(chuàng)辦了《模糊數(shù)學(xué)》 (武漢，華中工學(xué)院 )雜志， 1987 年創(chuàng)辦了《模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)》 (長(zhǎng)沙，國(guó)防科技大學(xué) )雜志。我國(guó)已經(jīng)成為模糊數(shù)學(xué)研究的四大中心 (美國(guó)、西歐、日本、中國(guó) )之一。北京師范大學(xué)汪培莊、四川大學(xué)劉應(yīng)明等教授對(duì)模糊數(shù)學(xué)的研究取得了顯著成績(jī) [1][2]。 模糊關(guān)系 模糊關(guān)系的定義從普通集合 A 到普通集合 B 的一個(gè)模糊關(guān)系 R 是指：以笛卡爾積 A B = {(a,b)|a∈ A， b∈ B}為論域的一個(gè)模糊子集 R 記作 R： A ? B，或 R∈ ?（ A B ）， 其隸屬函 數(shù)為 ?R(a,b)，稱為 (a,b)具有模糊關(guān)系 R 的程度，表示如下。 : [0,1]R AB? ?? ( , ) ( , )Aa b a b?? （ 31） 若 A = B，稱 : [0,1]R AA? ?? ， 1 2 1 2( , ) ( , )Aa a a a?? 為 A 上的模糊關(guān)系。 對(duì)一普通關(guān)系來(lái)說(shuō) ，兩事物間要么有這種關(guān)系，要么沒有這種關(guān)系，徑渭分明，然而在實(shí)際問(wèn)題中，事物之間的許多關(guān)系很難用“有”或“無(wú)”來(lái)回答，如冶煉過(guò)程中，原料、爐溫、出鋼時(shí)間等因家對(duì)鋼的質(zhì)量都有一定的影響，但有時(shí)某因素的改變卻又不影響鋼的合格，其原因在于因素對(duì)鋼質(zhì)量的影響也有程度上的差異，我們把具有程度上差異的關(guān)系叫做模糊關(guān)系。 普通關(guān)系定義為直積 U V 的普通子集，很自然地把模糊關(guān)系定義為 U V 的模糊子集。記為 U→ V。 模糊集合 在現(xiàn)實(shí)生活中，模棱兩可的概念很多，因此需研究模糊集合， 模糊集合是 用來(lái)表達(dá)模糊性的集合 ， 又稱 模糊集 或 模糊子集。 我們通常所說(shuō)的 集合 是康托創(chuàng)立的， 是指具有某種屬性的對(duì)象的全體。每個(gè)對(duì)象對(duì)于集合的隸屬關(guān)系是明確的， 不屬于這個(gè)集合就屬于那個(gè)集合 。人們的思維中還有著許多模糊的概念，如 饑餓 、 極大 、 寒冷 、 早晨 等，這些概念所描述的對(duì)象屬性不能簡(jiǎn)單地用 “ 是 ” 或 “ 否 ” 來(lái)回答，模糊集合就是指具有某個(gè)模糊概念五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 所描述的屬性的對(duì)象的全體。 由于概念本身界限有些不分明，存在一定的主觀性， 因而對(duì)象對(duì)集合的隸屬關(guān)系也 不是很明確 。 當(dāng)模糊集合中的元素有限時(shí)，模糊集合可表示為 ： 論域 U={u(1),u(2),....,u(n)}。 隸屬度及隸屬度函數(shù) 若對(duì)論域（研究的范圍） U 中的任一元素 x，都有一個(gè)數(shù) A（ x） ∈ 0， 1 與之對(duì)應(yīng)，則稱 A 為 U 上的模糊集， A（ x）稱為 x 對(duì) A 的隸屬度。當(dāng) x 在 U 中變動(dòng)時(shí)， A（ x）就是一個(gè)函數(shù)，稱為 A 的隸屬 度 函數(shù)。隸屬度 A（ x）越接近于 1，表示 x 屬于 A 的程度越高， A（ x）越接近于 0 表示 x 屬于 A 的程度越低。用取值于區(qū)間 [0,1]的隸屬函數(shù) A（ x）表征 x 屬于 A 的程度高低。隸屬度 屬于 模糊 數(shù)學(xué) 評(píng)價(jià) 體系 里的概念 。 隸屬度函數(shù)是 研究 模糊控制 的理論基礎(chǔ) ， 常見的隸屬度函數(shù)有三角形、菱形等，構(gòu)造科學(xué)合理的隸屬度函數(shù)是研究模糊 控制的前提，否則模糊控制精度不高，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求 。隸屬度函數(shù)的確定過(guò)程 帶有一定的客觀性，不同的人研究不同問(wèn)題可能選取不同的隸屬度函數(shù)，但不同的人對(duì)模糊理論的理解可能千差萬(wàn)別，因此隸屬度函數(shù)也存在一定的主觀性。 隸屬度函數(shù)的確立 還沒有形成一套科學(xué)實(shí)用的體系 ， 隸屬度函數(shù)的確定往往建立在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，因此需要相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)以及不斷的實(shí)驗(yàn)探究 。同一個(gè)模糊概念不同的人會(huì) 也會(huì) 建立不完全相同的隸屬度函數(shù) ， 但是只要可以反映出相同的模糊概念，有自己的實(shí)用領(lǐng)域，就達(dá)到了目的。 下面介紹幾種常用的方法。 （ 1） 模糊統(tǒng)計(jì) 分析 法： 模糊 統(tǒng)計(jì) 分析 法的是對(duì)論域 U上的一個(gè)確定元素 V是否屬于論域上的一個(gè)可變動(dòng)的清晰集合 A3 作出 清晰的判斷。對(duì)于不同的試驗(yàn)者 ， 清晰集合 A3 可以有不同的邊界 ， 但它們都對(duì)應(yīng)于同一個(gè)模糊集 A。 模糊統(tǒng)計(jì)法的計(jì)算步驟是 ： 每次統(tǒng)計(jì) V 是固定的 ， A3 的值是可變的 ， 作 n 次試驗(yàn) ， 其模糊統(tǒng)計(jì)可按下式進(jìn)行計(jì)算 ： V對(duì) A 的隸屬 度 = v0∈ A 的次數(shù) / 試驗(yàn)總次數(shù) n （ 32） 隨著 n 的增大 ， 隸屬頻率也會(huì)趨向穩(wěn)定 ， 這個(gè)穩(wěn)定值就是 V 對(duì) A 的隸屬度值。這種方法較直觀地反映了模糊概念中的隸屬程度 ， 但 缺點(diǎn)是 計(jì) 算量相當(dāng)大。 （ 2） 專家經(jīng)驗(yàn)法： 專家經(jīng)驗(yàn)法是根據(jù)專家的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)給出模糊信息的處理算式或相應(yīng)權(quán)系數(shù)值來(lái)確定隸屬函數(shù)的一種方法。在許多情況下 ， 經(jīng)常是初步確定粗略的隸屬函數(shù) ， 然后再通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)踐檢驗(yàn)逐步修改和完善 ， 而實(shí)際效果正是檢驗(yàn)和調(diào)整隸屬函數(shù)的依據(jù)。 （ 3） 二元對(duì)比排序法： 二元對(duì)比排序法是一種較實(shí)用的確定隸屬度函數(shù)的方法。它通過(guò)對(duì)多個(gè)事物之間的兩兩對(duì)比來(lái)確定某種特征下的順序 ， 由此來(lái)決定這些事物對(duì)該特征的隸屬函數(shù)的大體形狀 。二元對(duì)比排序法根據(jù)對(duì)比測(cè)度不同 ,可分為相對(duì)比較法、對(duì)比平均法、優(yōu)先關(guān)系定序法和相似優(yōu) 先對(duì)比法等。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 模糊判別矩陣 模糊關(guān)系可以用模糊矩陣、模糊圖和模糊集表示法等三種形式來(lái)表示。 目前廣泛 用模糊判別矩陣來(lái)表示二元模糊關(guān)系。 模糊矩陣的定義：