【2024高教社杯全国大学生数学建模竞赛】E题交通流量管控—

【2024高教社杯全国大学生数学建模竞赛】E题交通流量管控——解题思路代码论文

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解题思路

问题一

对于问题一，题目要求对经中路-纬中路交叉口，基于划分的时段，估计不同时段各个相位（包括四个方向直行、转弯）车流量。首先对原始数据进行预处理，包括缺失值和异常值检测，这里应该是不存在这种情况。然后按照生活经验，我们将时间段划分为几个关键时间段：如早高峰（7:00-9:00）、午间高峰（12:00-14:00）、晚高峰（17:00-19:00）以及非高峰时段。然后对数据基于设定好的时段进行归纳整理，得到每个时段各个相位的车流量统计情况。由于监控设备只能记录车辆在停车线前的情况，无法判断是否转弯，可通过经验或者历史流量的比例估算各个方向的转向情况。最终得到每个时段各个相位（包括四个方向直行、转弯）车流量数据。

问题二

对于问题二，题目要求根据所给数据和上述模型，对经中路和纬中路上所有交叉口的信号灯进行优化配置，使两条主路上的车流平均速度最大。第一问我们得到了各个路口在不同时段的车流分布。定义优化目标为最大化车辆的平均通行速度，同时保证交通流的安全性和通行效率。基于交叉口车流量、各相位的转弯及直行数据，构建信号灯控制的数学模型。考虑约束条件：如车流量、路段长度、最大等待时间等，确保通行顺畅。最后基于优化后的信号灯时长和流量数据，进行模拟仿真，验证方案的有效性。

问题三

对于问题三，题目要求对五一黄金周期间的数据进行分析，判定寻找停车位的巡游车辆，并估算假期景区需要临时征用的停车位。从附件2的五一黄金周数据中提取在同一交叉口或道路附近多次出现的车辆。对于这些车辆，可以根据车辆在多个相邻时段重复出现的情况，推断其可能是在寻找停车位的巡游车辆。基于轨迹数据，可以构建一个分类模型，通过识别车辆的行驶模式（如频繁在同一区域往返）来判断是否为巡游车辆。根据识别出的巡游车辆数量和时间分布，估算在不同时间段的停车位需求量。使用回归分析或时间序列分析等方法预测假期期间的总停车位需求量。同时可以添加一个找到停车位的概率的情况假设，添加至预测的需求量中，进而计算出最终需要临时增加的停车位数量。

问题四

对于问题四，题目要求结合数据评价临时管控措施在两条主路上的效果，可以直观上从交通流量、通行时间、车速等关键指标评估管控措施的效果。然后，使用统计方法检测交通管控措施前后的变化是否显著。此外，可以将上述的关键指标融合为一个交通拥堵指数来量化各路段的拥堵程度，进而总体层面来评价临时管控措施的成果。最后基于数据分析结果，提出对当前管控措施的优化建议或未来改进方向。