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解决红绿灯数学建模用什么方法

发布时间:2022-05-15 19:58:42

❶ 数学建模解决啊。。。。红绿灯

至少要保证处于这样境地的司机能通过,根据路口的长度和司机的速度来设定吧

❷ 初一数学建模论文探究十字路口红绿灯转换频率问题 不要太难 初一的 在线等

十字路口红绿灯的合理设置

陈金康

检索词:红绿灯设置、红绿灯周期

一、问题的提出
作为城市交通的指挥棒,红绿灯对交通的影响起着决定性作用。如果红绿灯的设置不合理,不仅会影响到交通秩序;还有可能会影响到行人和自行车的安全。 目前杭城还有很多路口的红绿灯设置存在一些不合理的因素,我们以古墩路一个路口(界于天目山路和文苑路之间)的红绿灯设置为例,该路口是刚开通的,交管部门对路况和车流量的研究还不是很成熟,因此红绿灯的设置存在一些问题。该路口的车流量相对比较小,有几个方向的车流量特别小,但绿灯时间设置太长,经常出现路口空荡荡但是车辆必须长时间等待的情况;同时在这样的路口,右转红灯显得有些多余。另外,该路口不同时段的红绿灯设置没有什么区别,显然这是非常不合理的。
下面我们就针对该路口来研究一下红绿灯设置的合理方案。我们主要研究两个方面:红绿灯周期的设置以及一个周期内各个方面开绿灯的时间。
二、模型的建立
1、红绿灯周期
从《道路交通自动控制》中,我们可以找到有关红绿信号灯的最佳周期公式:

其中 :
C为周期时间。
相位:同时启动和终止的若干股车流叫做一个相位。
L为一个周期内的总损失时间。每一相位的损失时间I=启动延迟时间-结束滞后时间;而整个周期的总损失时间为各个相位总损失时间的和加上各个绿灯间隔时间R。(通俗地讲,启动延迟时间即司机看到绿灯到车子启动的反应时间,结束滞后时间即绿灯关闭到最后一辆车通过的时间。)

q为相应相位的车流量
s为相应相位的饱和车流量。(当车辆以大致稳定的流率通过路口时,该流率即该相位的饱和车流量。)
2、南北方向和东西方向开绿灯时间的分配
不妨忽略黄灯,将交通信号灯转换的一个周期取作单位时间,又设两个方向的车流量是稳定和均匀的,不考虑转弯的情形。
设E是单位时间从东西方向到达路口的车辆数;S是单位时间从南北方向到达路口的车辆数。假设在一个周期内,东西方向开红灯、南北方向开绿灯的时间为R,那么在该周期内,东西方向开绿灯、南北方向开红灯的时间为1-R。
我们要确定交通灯的控制方案,即确定R。度量一个十字路口的串行效率的主要依据是单位时间内所有车辆在路口滞留的时间总和。因此要确定R,只需保证在一个周期内,所有车辆在路口滞留的时间总和最短即可。一辆车在路口的滞留时间通常包括两部分,一部分是每辆车遇红灯后的停车等待时间,另一部分是停车后司机见到绿灯重新发动到开动的时间 ,它是可以测定的。
首先,对任意给定的R(0<R<1),计算出所有车辆在路口滞留的总时间。在一个周期中,从东西方向到达路口的车辆为E辆,该周期中东西方向开红灯的比率为R,需停车等待的车辆共为 辆。这些车辆等待信号灯改变的时间最短为0(刚停下就转绿灯),最长为R(到达路口时,刚转红灯),所以它们的平均等待时间为R/2。由此可知,东西向行驶的所有车辆在一个周期中等待的时间总和为

同理可得,南北向行驶的所有车辆在一个周期中等待时间的总和为

凡遇红灯的车辆均需花费t单位时间启动,这部分时间也必须计入总滞留时间。一个周期中,各方向遇红灯停车的车辆总和为 ,对应的这一部分滞留时间为
从而总滞留时间为

时,车辆总滞留时间最短。
令B=V+H,表示一个周期中经过十字路口的车辆总数,上述表达式简化得最佳的 为

容易看到,最佳控制方案 。
3、两个方向直行和左转开绿灯时间的分配
进一步考虑车辆转弯的情况(假设右转弯不设红灯)。设南北方向直行和左转开绿灯时间总和(即上面的R)为一个单位时间,其中直行开绿灯时间为 ,则左转开绿灯时间为 ;设单位时间内直行车辆数为H,左转车辆数为L。
则由上面的分析可知: 。
三、调查结果与数据处理
1、调查数据
通过实地考察和网上查询,我们还得到以下数据:
时段 方向 转向 实际车流量 饱和车流量 总损失时间 最佳周期 绿灯时间
8:00~9:00 南北方向 直行 50辆/分 80辆/分 3秒 165秒 110秒
左转 8辆/分 75辆/分 17秒
东西方向 直行 8辆/分 80辆/分 17秒
左转 9辆/分 75辆/分 21秒
12:00~13:00 南北方向 直行 35辆/分 80辆/分 3秒 46秒 23秒
左转 9辆/分 75辆/分 7秒
东西方向 直行 10辆/分 80辆/分 8秒
左转 10辆/分 75辆/分 8秒
17:00~18:00 南北方向 直行 45辆/分 80辆/分 3秒 73秒 45秒
左转 9辆/分 75辆/分 10秒
东西方向 直行 8辆/分 80辆/分 9秒
左转 8辆/分 75辆/分 9秒

2、数据处理
根据上述数据和前面建立的模型,我们可以计算出最佳周期和每个方向开绿灯的时间。(见表中最后两列)
上面的表格已经给出了不同时段,该路口的红绿灯周期和各个方向的绿灯时间。不过,事实上,红绿灯的设置是非常复杂的,它牵涉到各种因素,不可能用一个固定的模型解决一切问题,它必须根据实际情况不断调整。我们上面给出的方案只是一种理想化的、近似的方案,不过相信它对交警部门会有一定的参考价值和实际意义。

参考文献:
1、谭永基,俞文 ,数学建模,复旦大学出版社。
2、吴孟达,成礼智等,数学建模的理论与实践,国防科技大学出版社。
3、段里仁,道路交通自动控制,中国人民公安大学出版社。

❸ 十字路口红绿灯转换频率问题 数学建模论文滴。。大家踊跃啊 进来看详细

红绿灯已经不能作为主要干道的交通调节了,现在都用立交桥了,解决方案再完美还是堵车!
红绿灯的时间调整,主要是根据车流量来决定的,要具体问题具体分析,比如,南北车流量是东西车流量的5倍,那么南北绿灯的时长应适当延长;若某十字路口左拐的车流量是直行的5倍,那么左拐的绿灯要适当延长,除了机动车外,还要考虑行人和非机动车的因素。

❹ 求解一个数学建模问题论文 红绿灯

模型假设
1)刹车距离S等于反应距离S1与制动距离S2之和;(或通过距离S=S1+L+S2+L0)
2)反应距离S1与车速V成正比,设反应时间为T1,制动时间为T2;
3)制动时,综合因素为u,最大制动力(摩擦力)F做的功为汽车动能的改变。

模型建立
由假设2)得: S1=T1V ……(1)
由假设3),在力F的作用下行驶S2做的功FS2使汽车速度从V变为0,动能的变化为MV*V/2,即FS2=MV*V/2,又F与M成正比,由牛顿第二定律可知,刹车时加速度a为常数,于是 V*V=2aS2 ……(2)
其中: a=-ug (F=-uMg=Ma,g为重力加速度) ……(3)
1)、求刹车的距离S:
综合A、(1)、(2)、(3)即得: S=(T1+V/2ug)*V
汽车速度从V到Vt=0可列 Vt=V+aT2 ……(4)
2)、求黄灯亮的时间T:
由B、(3)、(4)得 :T=T1+V/ug(反应时间可根据统计数据或经验时间得到)将模型应用于实际,知道参数T1、V、u即可。反应时间T1经验估计值0.75秒,车身长为5米,路口为20米,摩擦因素和汽车制动性能因素总计为0.4。

❺ 数学建模 关于十字路口

红绿灯是有相位的。一个十字路口的两个方向的直行和左转都完成后所用的时间和过程称之为相位。

相位是根据各个路口的车流量经过计算后来定的。所以每个路口的相位不一样.

开始先是测算流量,测算一个时间段内各个方向的各种交通流量(行人、非机动车、机动车)的流量以及最高峰流量。然后根据交通流量的规律来计算它们运行所需要的时间,然后才确定每个路口红灯和绿灯的时间,进而确定相位。

如果是照“twd6349 - 总兵 十一级”所说,红绿灯时间想怎么设就怎么设。那就试想把你们市的十字路口每个绿灯设置为10秒,绝对造成交通拥堵,红绿灯的相位必须要根据交通流量来进行科学计算。

❻ 数学建模都要用到那些方法啊

随着科学技术的迅速发展,数学模型这个词汇越来越多地出现在现代人的生产、工作和社会活动中。电气工程师必须建立所要控制的生产过程的数学模型,用这个模型对控制装置作出相应的设计和计算,才能实现有效的过程控制;气象工作者为了得到准确的天气预报,一刻也离不开根据气象站、气象卫星汇集的气压、雨量、风速等资料建立的数学模型;生理医学家有了药物浓度在人体内随时间和空间变化的数学模型,就可以分析药物的疗效,有效地指导临床用药;厂长经理们要是能够根据产品的需求状况、生产条件和成本、贮存费用等信息,筹划出一个合理安排生产和销售的数学模型,一定可以获得更大的经济效益。对于广大的科学技术人员和应用数学工作者来说,建立数学模型是沟通摆在面前的实际问题与他们掌握的数学工具之间的一座必不可少的桥梁。

那么,什么是数学模型,又是如何建立起这些形形色色的数学模型的呢?就让我们走近数学模型看一看吧!

原型与模型

原型(Prototype):人们在现实世界里关心、研究或者生产、管理的实际对象。

模型(Model):为特定的目的,将原型的某一部分信息简缩、提炼而构造的原型替代物。

数学模型:对于现实世界的一个特定对象,为了一个特定目的,根据特有的内在规律,做出一些必要的简化假设,运用适当的数学工具,得到的一个数学结构。

注意数学模型(Mathematical Model)与数学建模(Mathematical Modelling)之间的联系与区别。

建立数学模型的方法

一般说来建立数学模型可以分为表述、求解、解释、验证几个阶段,并且通过这些阶段完成从现实对象到数学模型,再从数学模型回到现实对象。建立数学模型没有固定的模式。一般这一过程可以如图所示的几个步骤:

数学模型的分类

基于不同的出发点可以有各种不同的分法:

按照模型的应用领域分:如人口模型、交通模型、环境模型、生态模型、城镇规划模型、水资源模型、再生资源利用模型、污染模型等。范畴更大一些则形成许多边缘学科如生物数学、医学数学、地质数学、数量经济学、数学社会学等。

按照建立模型的方法分:如初等数学模型、几何模型、微分方程模型、图论模型、马氏链模型、规划论模型等。

按照模型的表现特性又有几种分法:

确定行模型和随机性模型 取决于是否考虑随机因素的影响。近几年来随着数学的发展,又有所谓突变性模型和模糊性模型。

静态模型和动态模型 取决于是否考虑随机因数引起的变化。

离散模型和连续模型 指模型中的变量(主要是时间变量)取为离散是连续的。

线性模型和连续模型 取决于模型的基本关系,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、预报模型、优化模型、决策模型、控制模型等。

按照对模型的了解程度分。有所谓白箱模型、灰箱模型、黑箱模型等。它们分别意

味着人们对原型的内在机理了解清楚、不太清楚和不清楚。

数学模型的作用

数学是研究现实世界中的数量关系和空间形式的科学。它的产生和许多重大发展都和现实世界的生产活动和其他相应的学科的需要密切相关的。一般的说,当实际问题需要我们对所研究的现实对象提供分析、预报、决策、控制等方面的定量结果时,往往都离不开数学的应用,而建立数学模型则是这个过程的关键环节。

分析 通常是指定量研究现实对象的某种现象,或定量描述某种特性。例如 研究不同种群的生物在同一自然环境下生存时,相互竞争和依存的现象;描述药物浓度在人体内的变化规律以分析药物的疗效。

预报 一般是根据对象的固有特性预测当时间或环境变化时对象的发展规律。人口预报、天气预报以及传染病蔓延高潮时刻的预报可以作为这方面的例子。

决策 其含义很广,譬如根据对象满足的规律作出使某个数量指标达到最优的决策。使经济效益最大的价格策略,使总费用最少的设备维修方案都是这类决策。

控制 一般是指根据对象的特征和某些指标给出尽可能满意的控制方案。例如化工生产过程中温度和流量的控制,利用红绿灯对交流进行控制等

数学建模(mathematical modelling)

数学建模是构造刻划客观事物原型的数学模型并用析究和解决实际问题的种方法。运用这种科学方法,建模者必须从实际问题出发,遵循“实践――认识――实践”的辨证唯物主义认识规律,紧紧围绕着建模的目的,运用观察力、想象力和逻辑思维,对问题进行抽象、简化,反复探索、逐步完善,直到构造出一个能够用于分析、研究和解决实际问题的数学模型。因此,数学建模不仅仅是一种定量解决实际问题的科学方法,而且还是一种从无到有的创新活动过程。当代计算机的发展和广泛应用,使得数学模型的方法如虎添翼,加速了数学向各个学科的渗透,产生了众多的边缘学科。当今几乎所有重要的学科,只要在其名称前面或后面加上“数学”或“计算”二字,就成了现有的一种国际学术杂志名称。这表明各学科正在利用数学方法和数学成果来加速本学科的发展。就连计算机本身的产生和进步也是强烈地依赖于数学科学的发展,而计算机软件技术说到底也是数学技术。

引用绝对吓人的文字

❼ 数学建模课题— 红绿灯管理问题

周期设置显然不合理!!!红灯一般为两秒,绿灯时间就必须得计算了!!!

❽ 数学建模交通红绿灯问题

考虑道路状况来假设建模

网页链接

主要是数据

❾ 数学建模 红绿灯的设计

呵呵,数学建模需要十几页的论文,在这里可说不清楚,而且就算是我告诉你了,如果你采纳了我告诉你的,可能会算作是违规。而且你的问题有点笼统啊,不知道该如何为你具体作答。所以在此就为你稍微提点一下:首先要计算安装红绿灯处主要车流量和行人流量。你去找几本数学建模案例书,有很多类似的红绿灯问题论文可以做模板,但记得最后一定要写清楚参考文献。祝你成功

❿ 数学建模最新的红绿灯问题,以前没见过这样的 :如何设置红绿灯 才能保证 行人最安全注意是让行人最安全

<html>
<title>五三星</title>

<body>
1.交通流模型
2.排队论
3.元胞自动机
当然上述方法对于该问题基本没啥用,大概算个时间而已
只要把行人和车辆通行过程中不会产生交集就行了
</body>
<div>五三星表示要独立思考>_<</div>
</html>

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