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解決紅綠燈數學建模用什麼方法

發布時間:2022-05-15 19:58:42

❶ 數學建模解決啊。。。。紅綠燈

至少要保證處於這樣境地的司機能通過,根據路口的長度和司機的速度來設定吧

❷ 初一數學建模論文探究十字路口紅綠燈轉換頻率問題 不要太難 初一的 在線等

十字路口紅綠燈的合理設置

陳金康

檢索詞:紅綠燈設置、紅綠燈周期

一、問題的提出
作為城市交通的指揮棒,紅綠燈對交通的影響起著決定性作用。如果紅綠燈的設置不合理,不僅會影響到交通秩序;還有可能會影響到行人和自行車的安全。 目前杭城還有很多路口的紅綠燈設置存在一些不合理的因素,我們以古墩路一個路口(界於天目山路和文苑路之間)的紅綠燈設置為例,該路口是剛開通的,交管部門對路況和車流量的研究還不是很成熟,因此紅綠燈的設置存在一些問題。該路口的車流量相對比較小,有幾個方向的車流量特別小,但綠燈時間設置太長,經常出現路口空盪盪但是車輛必須長時間等待的情況;同時在這樣的路口,右轉紅燈顯得有些多餘。另外,該路口不同時段的紅綠燈設置沒有什麼區別,顯然這是非常不合理的。
下面我們就針對該路口來研究一下紅綠燈設置的合理方案。我們主要研究兩個方面:紅綠燈周期的設置以及一個周期內各個方面開綠燈的時間。
二、模型的建立
1、紅綠燈周期
從《道路交通自動控制》中,我們可以找到有關紅綠信號燈的最佳周期公式:

其中 :
C為周期時間。
相位:同時啟動和終止的若乾股車流叫做一個相位。
L為一個周期內的總損失時間。每一相位的損失時間I=啟動延遲時間-結束滯後時間;而整個周期的總損失時間為各個相位總損失時間的和加上各個綠燈間隔時間R。(通俗地講,啟動延遲時間即司機看到綠燈到車子啟動的反應時間,結束滯後時間即綠燈關閉到最後一輛車通過的時間。)

q為相應相位的車流量
s為相應相位的飽和車流量。(當車輛以大致穩定的流率通過路口時,該流率即該相位的飽和車流量。)
2、南北方向和東西方向開綠燈時間的分配
不妨忽略黃燈,將交通信號燈轉換的一個周期取作單位時間,又設兩個方向的車流量是穩定和均勻的,不考慮轉彎的情形。
設E是單位時間從東西方向到達路口的車輛數;S是單位時間從南北方向到達路口的車輛數。假設在一個周期內,東西方向開紅燈、南北方向開綠燈的時間為R,那麼在該周期內,東西方向開綠燈、南北方向開紅燈的時間為1-R。
我們要確定交通燈的控制方案,即確定R。度量一個十字路口的串列效率的主要依據是單位時間內所有車輛在路口滯留的時間總和。因此要確定R,只需保證在一個周期內,所有車輛在路口滯留的時間總和最短即可。一輛車在路口的滯留時間通常包括兩部分,一部分是每輛車遇紅燈後的停車等待時間,另一部分是停車後司機見到綠燈重新發動到開動的時間 ,它是可以測定的。
首先,對任意給定的R(0<R<1),計算出所有車輛在路口滯留的總時間。在一個周期中,從東西方向到達路口的車輛為E輛,該周期中東西方向開紅燈的比率為R,需停車等待的車輛共為 輛。這些車輛等待信號燈改變的時間最短為0(剛停下就轉綠燈),最長為R(到達路口時,剛轉紅燈),所以它們的平均等待時間為R/2。由此可知,東西向行駛的所有車輛在一個周期中等待的時間總和為

同理可得,南北向行駛的所有車輛在一個周期中等待時間的總和為

凡遇紅燈的車輛均需花費t單位時間啟動,這部分時間也必須計入總滯留時間。一個周期中,各方向遇紅燈停車的車輛總和為 ,對應的這一部分滯留時間為
從而總滯留時間為

時,車輛總滯留時間最短。
令B=V+H,表示一個周期中經過十字路口的車輛總數,上述表達式簡化得最佳的 為

容易看到,最佳控制方案 。
3、兩個方向直行和左轉開綠燈時間的分配
進一步考慮車輛轉彎的情況(假設右轉彎不設紅燈)。設南北方向直行和左轉開綠燈時間總和(即上面的R)為一個單位時間,其中直行開綠燈時間為 ,則左轉開綠燈時間為 ;設單位時間內直行車輛數為H,左轉車輛數為L。
則由上面的分析可知: 。
三、調查結果與數據處理
1、調查數據
通過實地考察和網上查詢,我們還得到以下數據:
時段 方向 轉向 實際車流量 飽和車流量 總損失時間 最佳周期 綠燈時間
8:00~9:00 南北方向 直行 50輛/分 80輛/分 3秒 165秒 110秒
左轉 8輛/分 75輛/分 17秒
東西方向 直行 8輛/分 80輛/分 17秒
左轉 9輛/分 75輛/分 21秒
12:00~13:00 南北方向 直行 35輛/分 80輛/分 3秒 46秒 23秒
左轉 9輛/分 75輛/分 7秒
東西方向 直行 10輛/分 80輛/分 8秒
左轉 10輛/分 75輛/分 8秒
17:00~18:00 南北方向 直行 45輛/分 80輛/分 3秒 73秒 45秒
左轉 9輛/分 75輛/分 10秒
東西方向 直行 8輛/分 80輛/分 9秒
左轉 8輛/分 75輛/分 9秒

2、數據處理
根據上述數據和前面建立的模型,我們可以計算出最佳周期和每個方向開綠燈的時間。(見表中最後兩列)
上面的表格已經給出了不同時段,該路口的紅綠燈周期和各個方向的綠燈時間。不過,事實上,紅綠燈的設置是非常復雜的,它牽涉到各種因素,不可能用一個固定的模型解決一切問題,它必須根據實際情況不斷調整。我們上面給出的方案只是一種理想化的、近似的方案,不過相信它對交警部門會有一定的參考價值和實際意義。

參考文獻:
1、譚永基,俞文 ,數學建模,復旦大學出版社。
2、吳孟達,成禮智等,數學建模的理論與實踐,國防科技大學出版社。
3、段里仁,道路交通自動控制,中國人民公安大學出版社。

❸ 十字路口紅綠燈轉換頻率問題 數學建模論文滴。。大家踴躍啊 進來看詳細

紅綠燈已經不能作為主要幹道的交通調節了,現在都用立交橋了,解決方案再完美還是堵車!
紅綠燈的時間調整,主要是根據車流量來決定的,要具體問題具體分析,比如,南北車流量是東西車流量的5倍,那麼南北綠燈的時長應適當延長;若某十字路口左拐的車流量是直行的5倍,那麼左拐的綠燈要適當延長,除了機動車外,還要考慮行人和非機動車的因素。

❹ 求解一個數學建模問題論文 紅綠燈

模型假設
1)剎車距離S等於反應距離S1與制動距離S2之和;(或通過距離S=S1+L+S2+L0)
2)反應距離S1與車速V成正比,設反應時間為T1,制動時間為T2;
3)制動時,綜合因素為u,最大制動力(摩擦力)F做的功為汽車動能的改變。

模型建立
由假設2)得: S1=T1V ……(1)
由假設3),在力F的作用下行駛S2做的功FS2使汽車速度從V變為0,動能的變化為MV*V/2,即FS2=MV*V/2,又F與M成正比,由牛頓第二定律可知,剎車時加速度a為常數,於是 V*V=2aS2 ……(2)
其中: a=-ug (F=-uMg=Ma,g為重力加速度) ……(3)
1)、求剎車的距離S:
綜合A、(1)、(2)、(3)即得: S=(T1+V/2ug)*V
汽車速度從V到Vt=0可列 Vt=V+aT2 ……(4)
2)、求黃燈亮的時間T:
由B、(3)、(4)得 :T=T1+V/ug(反應時間可根據統計數據或經驗時間得到)將模型應用於實際,知道參數T1、V、u即可。反應時間T1經驗估計值0.75秒,車身長為5米,路口為20米,摩擦因素和汽車制動性能因素總計為0.4。

❺ 數學建模 關於十字路口

紅綠燈是有相位的。一個十字路口的兩個方向的直行和左轉都完成後所用的時間和過程稱之為相位。

相位是根據各個路口的車流量經過計算後來定的。所以每個路口的相位不一樣.

開始先是測算流量,測算一個時間段內各個方向的各種交通流量(行人、非機動車、機動車)的流量以及最高峰流量。然後根據交通流量的規律來計算它們運行所需要的時間,然後才確定每個路口紅燈和綠燈的時間,進而確定相位。

如果是照「twd6349 - 總兵 十一級」所說,紅綠燈時間想怎麼設就怎麼設。那就試想把你們市的十字路口每個綠燈設置為10秒,絕對造成交通擁堵,紅綠燈的相位必須要根據交通流量來進行科學計算。

❻ 數學建模都要用到那些方法啊

隨著科學技術的迅速發展,數學模型這個詞彙越來越多地出現在現代人的生產、工作和社會活動中。電氣工程師必須建立所要控制的生產過程的數學模型,用這個模型對控制裝置作出相應的設計和計算,才能實現有效的過程式控制制;氣象工作者為了得到准確的天氣預報,一刻也離不開根據氣象站、氣象衛星匯集的氣壓、雨量、風速等資料建立的數學模型;生理醫學家有了葯物濃度在人體內隨時間和空間變化的數學模型,就可以分析葯物的療效,有效地指導臨床用葯;廠長經理們要是能夠根據產品的需求狀況、生產條件和成本、貯存費用等信息,籌劃出一個合理安排生產和銷售的數學模型,一定可以獲得更大的經濟效益。對於廣大的科學技術人員和應用數學工作者來說,建立數學模型是溝通擺在面前的實際問題與他們掌握的數學工具之間的一座必不可少的橋梁。

那麼,什麼是數學模型,又是如何建立起這些形形色色的數學模型的呢?就讓我們走近數學模型看一看吧!

原型與模型

原型(Prototype):人們在現實世界裡關心、研究或者生產、管理的實際對象。

模型(Model):為特定的目的,將原型的某一部分信息簡縮、提煉而構造的原型替代物。

數學模型:對於現實世界的一個特定對象,為了一個特定目的,根據特有的內在規律,做出一些必要的簡化假設,運用適當的數學工具,得到的一個數學結構。

注意數學模型(Mathematical Model)與數學建模(Mathematical Modelling)之間的聯系與區別。

建立數學模型的方法

一般說來建立數學模型可以分為表述、求解、解釋、驗證幾個階段,並且通過這些階段完成從現實對象到數學模型,再從數學模型回到現實對象。建立數學模型沒有固定的模式。一般這一過程可以如圖所示的幾個步驟:

數學模型的分類

基於不同的出發點可以有各種不同的分法:

按照模型的應用領域分:如人口模型、交通模型、環境模型、生態模型、城鎮規劃模型、水資源模型、再生資源利用模型、污染模型等。范疇更大一些則形成許多邊緣學科如生物數學、醫學數學、地質數學、數量經濟學、數學社會學等。

按照建立模型的方法分:如初等數學模型、幾何模型、微分方程模型、圖論模型、馬氏鏈模型、規劃論模型等。

按照模型的表現特性又有幾種分法:

確定行模型和隨機性模型 取決於是否考慮隨機因素的影響。近幾年來隨著數學的發展,又有所謂突變性模型和模糊性模型。

靜態模型和動態模型 取決於是否考慮隨機因數引起的變化。

離散模型和連續模型 指模型中的變數(主要是時間變數)取為離散是連續的。

線性模型和連續模型 取決於模型的基本關系,如微分方程是否是的。

按照建模目的分。有描述模型、分析模型、預報模型、優化模型、決策模型、控制模型等。

按照對模型的了解程度分。有所謂白箱模型、灰箱模型、黑箱模型等。它們分別意

味著人們對原型的內在機理了解清楚、不太清楚和不清楚。

數學模型的作用

數學是研究現實世界中的數量關系和空間形式的科學。它的產生和許多重大發展都和現實世界的生產活動和其他相應的學科的需要密切相關的。一般的說,當實際問題需要我們對所研究的現實對象提供分析、預報、決策、控制等方面的定量結果時,往往都離不開數學的應用,而建立數學模型則是這個過程的關鍵環節。

分析 通常是指定量研究現實對象的某種現象,或定量描述某種特性。例如 研究不同種群的生物在同一自然環境下生存時,相互競爭和依存的現象;描述葯物濃度在人體內的變化規律以分析葯物的療效。

預報 一般是根據對象的固有特性預測當時間或環境變化時對象的發展規律。人口預報、天氣預報以及傳染病蔓延高潮時刻的預報可以作為這方面的例子。

決策 其含義很廣,譬如根據對象滿足的規律作出使某個數量指標達到最優的決策。使經濟效益最大的價格策略,使總費用最少的設備維修方案都是這類決策。

控制 一般是指根據對象的特徵和某些指標給出盡可能滿意的控制方案。例如化工生產過程中溫度和流量的控制,利用紅綠燈對交流進行控制等

數學建模(mathematical modelling)

數學建模是構造刻劃客觀事物原型的數學模型並用析究和解決實際問題的種方法。運用這種科學方法,建模者必須從實際問題出發,遵循「實踐――認識――實踐」的辨證唯物主義認識規律,緊緊圍繞著建模的目的,運用觀察力、想像力和邏輯思維,對問題進行抽象、簡化,反復探索、逐步完善,直到構造出一個能夠用於分析、研究和解決實際問題的數學模型。因此,數學建模不僅僅是一種定量解決實際問題的科學方法,而且還是一種從無到有的創新活動過程。當代計算機的發展和廣泛應用,使得數學模型的方法如虎添翼,加速了數學向各個學科的滲透,產生了眾多的邊緣學科。當今幾乎所有重要的學科,只要在其名稱前面或後面加上「數學」或「計算」二字,就成了現有的一種國際學術雜志名稱。這表明各學科正在利用數學方法和數學成果來加速本學科的發展。就連計算機本身的產生和進步也是強烈地依賴於數學科學的發展,而計算機軟體技術說到底也是數學技術。

引用絕對嚇人的文字

❼ 數學建模課題— 紅綠燈管理問題

周期設置顯然不合理!!!紅燈一般為兩秒,綠燈時間就必須得計算了!!!

❽ 數學建模交通紅綠燈問題

考慮道路狀況來假設建模

網頁鏈接

主要是數據

❾ 數學建模 紅綠燈的設計

呵呵,數學建模需要十幾頁的論文,在這里可說不清楚,而且就算是我告訴你了,如果你採納了我告訴你的,可能會算作是違規。而且你的問題有點籠統啊,不知道該如何為你具體作答。所以在此就為你稍微提點一下:首先要計算安裝紅綠燈處主要車流量和行人流量。你去找幾本數學建模案例書,有很多類似的紅綠燈問題論文可以做模板,但記得最後一定要寫清楚參考文獻。祝你成功

❿ 數學建模最新的紅綠燈問題,以前沒見過這樣的 :如何設置紅綠燈 才能保證 行人最安全注意是讓行人最安全

<html>
<title>五三星</title>

<body>
1.交通流模型
2.排隊論
3.元胞自動機
當然上述方法對於該問題基本沒啥用,大概算個時間而已
只要把行人和車輛通行過程中不會產生交集就行了
</body>
<div>五三星表示要獨立思考>_<</div>
</html>

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