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《数学建模竞赛优秀论文范文模板参考资料—路口红绿灯亮起时间模型》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘要本文主要讨论了路口红绿灯亮起时间的问题。目的是通过对红绿灯时间的合理安排，解决交通堵塞问题，使道路更加通畅，提高道路利用率，为人们的出行带来更多的便利。首先，我们独创性地提出了孤立元和联系元的概念，认为整个交通网络就是由有限个孤立元和有限个联系元组成的，对一个孤立元和一个联系元进行分析，就可以通过类比获得整个交通网络的情况。其次，对一个孤立的路口进行分析，从交通流的思想，建立了波振面模型，得到了目标函数MINE（t）和约束条件，它表示车辆进入直线道路到通过路口的最短期望时间。我们利用流体分支模型，将该波振面模型推广到了发散形多叉路口，即拐弯
2、路口。我们定义了一个路口红绿灯的变换规则，考虑到了十字路口两个方向红绿灯组存在周期间隔，利用汇流阻通模型，求解由于汇流受阻到重新恢复通畅的时间，即两个方向红绿灯的周期间隔。最后，对联系元的路口进行了分析，计算了联系元的相邻路口的红绿灯周期间隔，并得到了一种确定某路口两个方向红绿灯各变换一次的总周期T的方法。为了计算并验证我们模型的准确性和可靠性，我们来到了华北电力大学一校区附近的两个十字路口，通过观测数据，利用已建模型，由MATLAB软件模拟计算得到了红绿灯时间最优解，并与现实观测的红绿灯时间进行比较，发现理论值与实际值基本吻合，说明该模型的创
3、建是非常成功的。而且，我们利用模拟计算得到的红绿灯时间，设计了两个路口红绿灯和人行道红绿灯亮起时刻表，具体数据详见附录。在解决现实生活中的红绿灯时间问题时，利用该模型可以很方便地定出路口的红绿灯时间，并具有极高的可靠性和普遍应用性，可以为解决交通堵塞问题提供新思想和方法。该模型不仅适用于道路交通问题，还可以推广到河道疏导问题，生产流水线的效率问题等，具有极强的应用性和巨大的潜在价值。关键词：孤立元——联系元（复杂交通网络的简化模型）波振面分析法流体分支模型汇流阻通模型红绿灯亮起时刻表一、问题的重述1、背景许多城市因各种车辆的日益增加,交通问题显
4、得越来越严重,它给社会经济的结构和生活方式、能源和环境等带来了许多不良影响,主要有:(1)由于交通拥挤造成大量的时间延误和能源浪费；(2)由于各种交通事故造成人员伤亡,其伤亡人数远远超过了其他事故；(3)由于车辆废气和噪声的影响,使得城市环境质量不断下降,可以说车辆废气和噪声是城市污染的主要来源之一；(4)不断为增加着的车辆扩展交通面积,使本来就匮乏的城市土地资源更为紧张。大量车辆的能源消耗也是相当惊人的,而能源危机又是世界关注的焦点；(5)国内、外由于自行车和小轿车的普遍使用,使交通系统的运行效率下降,个人交通工具的数量剧增,进而带来一系列的
5、社会问题:交通密度过大、事故频繁、交通堵塞、机动车速度下降、交通秩序紊乱等。因此,解决好这些问题已是非常紧迫的任务。处理这些问题总的来说有两种途径:一是改变现行的某些制度,如错开上、下班时间,通过价值杠杆限制个人交通工具的使用等；二是通过先进的计算机技术对现有的交通系统进行科学的管理和控制,以改善现有交通系统的运行质量。鉴于第一种途径属于政府部门研究的问题,在此只讨论运用第2种途径解决城市交叉路口的交通优化问题。本文仅对复杂的城市交叉路口进行优化讨论,以提高交叉路口交通运行的效率,为国家节省人力、物力和财力。道路交叉口是城市道路交通的瓶颈。为了
6、增加道路的通过能力，减少堵车现象的发生，红绿灯能够发挥重要的作用。它能够很好的控制和管理干道和支道车辆的有序运行。如何合理地设置红绿灯时间是解决交叉路口交通问题的关键。2、问题路口的红绿灯时间安排需要考虑以下原则：（1）车辆从进入道路到通过红绿灯路口的总时间越小，从而说明道路通畅情况越好。（2）车辆在红绿灯路口的滞留长度越小，从而说明道路恢复通畅能力越强。（3）通过红绿灯路口的车辆越多，从而说明道路的承载能力越强，道路的利用率的越高。我们是根据原则（1）来建立数学模型，给出了一个红绿灯的最优时间配置的算法。并针对一实例，给出具体的路口红绿灯亮起
7、时间的安排表。二、模型的基本假设1、车辆的流体模型假设如果将每辆车看成一个流体质点，在道路交通较为流畅的情况下，假设车辆在公路上的运动是匀速的，相邻两车的间距相等。同时，如果将车辆的运动看成是流体质点的移动，考虑到模型建立的方便，可将这样的流动进一步简化为连续的均匀流动。2、道路的直线模型假设在真实的生活中，由于受到地形、周围建筑的影响，一般道路的走向并不是严格的直线，但是在转弯不太明显的情况下，这样的非线性对汽车的行驶造成的影响可以忽略。比如说，保定的道路交通网是以环状配合发散的边连接各个环路的射线组成，就可以等效为这样直线模型。3、道路上的
8、实际有效受红绿灯影响长度为S0当红灯刚好亮的时候距红灯距离为有效受影响长度S0的范围内，所有的车辆会受到红绿灯波的影响。4、波振面模型的假设假设一条公
