基于灰色关联度和滤波方法的交通流周期特性研究

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1、交通建设建材与装饰2017年6月基于灰色关联度和滤波方法的交通流周期特性研究杨婷（广州科技贸易职业学院管理学院广东广州511442）摘要：本文利用灰色关联度计算了交通流时间序列的周期性特点，并利用滤波方法分析了交通流的波动性特性。灰色关联度数据表明交通流量具有显著的周期特性，且以一周（7d）为周期，星期数对应的数据具有较高的相关性。关键词：交通流；灰色关联度；滤波；周期性中图分类号：U491.1+4文献标识码：A文章编号：1673-0038（2017）25-0236-03交通流预测效果的优劣在很大程度上

2、取决于对于其自身特式中：oDS表示动态空间占有率。而动态时间占有率的计算公性的挖掘程度，而各种预测模型只是在最大程度上去还原这种本式为：质特性。可以说交通流预测过程实际上是一个交通流本质现象的oDT=o+ｑtr（5）挖掘过程，因此在进行预测时极有必要分析交通流的基本特性。式中：oDT表示动态时间占有率；tr表示驾驶员的平均反应时1交通流基本参数间。1.1交通流基本模型2基于灰色关联度的各参数相互关系分析在宏观交通流中，速度、密度和流量是最基本的三个参数，并2.1灰色关联度简介且具备如下关系：灰色关联度是

3、用来描述不同类别数据之间的关联程度，或者ｑ=kv（1）00可以说是描述不同曲线之间的相似程度。假设数列X={x，x，012式中：ｑ表示交通流量；k表示交通流密度；v表示交通流平0iii…，x}表示目标序列，X={x，x，…，x}，（i=1，2，3…）表示比较序均速度。早在20世纪30年代，Greenshields便借助摄像技术采集ni12n列，则X与X的关联度计算主要包含以下四个步骤[4]：[1]交通流数据，并利用式（1）构建了宏观交通流的速度-密度模型0i和流量-速度模型[2]。（1）归一化1.2占有

4、率归一化处理主要是将需要比较的数据进行无量纲化的归一占有率也可以划分为时间占有率和空间占有率两大类，其中处理，在本文中采用的归一化方法为区间值变换法，计算公式如时间占有率ot表示在观测时段内道路特定部分被车辆占有（覆下：ii盖）的时间之和占观测总时间的比例，用公式表示为：x-minx′jjX=j（6）Niii1maxx-minxot=∑ti（2）jjjjTi=1′i′i′i′式中：ot表示时间占有率；T表示观测时间的长度；ti表示车式中：Xi={x1，x2，…xn}为Xi的归一化数列；j=1，2，…，n

5、。目标辆i在通过特定观测点所耗费的时间。空间占有率表示某一时刻序列X也需要利用式（6）进行变换，假设变换后的目标序列为X′00特定长度的道路上所有车辆的总长度与道路总长度之间的比0′0′0′={x，x，…，x}。值，用公式表示为：12nN（2）差序1os=∑li（3）差序为目标序列和比较序列之间的绝对差值，计算式为：Li=1i0′1′式中：os表示空间占有率；L表示观测道路的观测区段长度；△j=xj-xj（7）li表示观测道路区段上车辆i的长度。i′0′0′0′式中：△为目标序列X={x，x，…，x}和

6、比较序列第j个值j012n1.3动态占有率′iiii的绝对差值。因此，比较序列X的差值序列△={△，△，…，△}。无论是时间占有率还是空间占有率，都是表示车辆实际长度ij12n对道路的占有关系，然而这种占有率忽略掉了车辆在运行过程（3）关联系数当中还应保持一个虚拟的空间占有长度，一般而言，这个虚拟占求关联系数需要利用到两个最大差和最小差，这两个参数定有长度便是车辆在运行过程中与前车之间所保持的最小安全距义为：i离。基于此，肖崇紫等提出了一种新的占有率概念，即动态占有M=maxmax△jij率[3]。根据

7、计算方法的不同，动态占有率可分为动态时间占有率{（8）i和动态空间占有率两大类，其中动态空间占有率的计算公式为：m=minmin△jijN式中：M表示最大差值；m表示最小差值。利用这两个指标，∑（li+vitr）i=1可以得出关联系数的计算公式：oDS=（4）L·236·2017年6月建材与装饰交通建设ξim+ρM（9）周）为周期的交通流数据表现出较好的相关特性，如周一和周一=ji△+ρM的交通流量相关性强、周二和周二的交通流量相关性强、周三和ji′周三的交通流量相关性强……这表明了交通流量在长时间尺度

8、式中：ξ表示序列X第j个值的关联系数；ρ为分辨系数，在ji上是以7d作为变化周期的，且具备较好的延续性。交通流量时（0，1）之间取值。间序列虽然看似相似，但是不同时间（星期几不一样）的时间序（4）灰色关联度列相似性并非很高。灰色关联度是序列各个关联系数的均值，用公式表示为：n1iξi=∑ξj（10）nj=1′′式中：ξ表示序列X和目标序列X之间的灰色关联度。ii02.2各参数的相似程度分析流量、速度、占有率、动态占有率及车道分担率均为交通流