基于变异系数的交通流序列突变检测方法

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1、基于变异系数的交通流序列突变检测方蒋大治苏交科集股份有限公司摘要：对一个稳定的时间序列而言，时间序列的变异系数比较稳定，当时间序列发生突变时，其变异系数也会随之发生不同程度的改变。棊于变异系数这一特性，通过滑动窗口技术，建立了滑动变异系数的交通流时间序列突变检测方法，并进行实证研究。研究结果表明:滑动变异系数方法能够有效检测交通流序列突变，II检测结果对滑动窗口长度取值依赖性较小。关键词：城市交通;交通流序列;突变检测;滑动变异系数;滑动t检验;作者简介：蒋大治，博士，高级工程师，研究方向为交通运输规划。Amethodtodetectab

2、ruptchangebasedoncoefficientofvariationoftrafficflowtimeseriesJiangDazhiZhangLiangliangAbstract：Coefficientofvariation(CV)isanindexthatcanbeusedtoquantitativelymeasuredegreeofdispersionofatimeseries.CVcouldeffectivelycharacterizethevariabilityofthedistributionsofthesystcm

3、cticvariables.Whenamutationoccursinasystemstructuraldynamics,theCVsofthesystemvariablewillbesignificantlydifferent.AccordingtothischaracteristicofCV,thepaperproposesamovingcoefficientofvariationmethodtodetectamutationinatimesseries.Finally，theempiricalresearchesproceedbyu

4、singtrafficparameterdatafromtheroadnetwork,whichiscomparedtothemovingt-testmethod.Theresultsshowtheproposedmethodologyiscapableofdistinguishingbetweendifferentstructuraldynamicsanddetectingstructuraldynamicsmutation,andthedetectionresultsofmovingcoefficientofvariationmeth

5、odisalmostindependenceofthelengthofasubseries.Keyword：urbantraffic;trafficflowtimeseries;abruptchangedetection;movingcoefficientofvariationmethod;movingt-test;突变是指系统从一种相对稳定的状态或稳定持续的变化趋势“跳跃式”转变到另一种稳定状态或稳定持续的变化趋势的现象。在交通系统屮，高速公路或快速路交通流的流量、速度、占有率或者密度的关系阁中经常观测到某些变量发生“跳跃式”的变化现象

6、。对交通流序列而言，其突变是指时序数据从一个统计值到另一个统计值的急剧变化，主要体现在序列的均值、方差、频率等统计参数急剧变化。目前，比较常用的时间序列突变检测方法主要冇滑动t检验、Pettitt法、Yamamoto法、Mann-Kendall法、滑动t检验方法等方法。在交通流序列的突变检测方面，王晓原等结合均值变点模型，对交通流序列突变存在与否的检验、变点个数的判定进行了详细研宄;张亮亮等从时间序列复杂性角度，利用滑动移除近似熵方法对交通流序列趋势变化进行研宄。目前，己有突变检测方法主要是根据序列均值或方差等参数判断序列是否发生突变，或

7、是求解相关参数判断序列是否发生突变。棊于此，根据变异系数是由序列的均值和方差得到的组合参数，通过滑动窗口技术，本文构建了滑动变异系数的交通流时间序列突变检测方法，以揭示交通流序列动态演化规律，为短时交通流建模预测和管理控制提供依据。1交通流序列的突变检测方法1.1变异系数变异系数(CoefficientofVariation,CV)是衡量系统观测值离散程度的一个统计参数。变异系数值的大小不仅受变量值离散程度的影响，而且还受变量平均水平大小的影响。变异系数的计算公式如下。其中，CV表示变异系数，o为标准差，p为均值。1.2滑动变异系数的突变

8、检测方法对一个稳定的吋间序列而言，其变异系数分布比较稳定，而当吋间序列发生突变时，其变异系数也会随之发生不同程度的改变。基于这一特性，通过滑动窗门技术，本文构建了滑动变异系数的交通流序列突变检