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高速公路交通流的分形特征实证分析
  • ISSN号:0490-6756
  • 期刊名称:《四川大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TP301.5[自动化与计算机技术—计算机系统结构;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]四川大学计算机学院,成都610065, [2]四川智能交通系统管理有限责任公司,成都610000
  • 相关基金:国家自然科学基金(11102124,91338107);教育部博士点基金(20130181110095)
中文摘要:

高速公路交通流演化分形特征的研究有助于深刻理解高速公路交通系统的内在演化规律,为高速公路交通流的预测和控制提供理论依据.本文利用统计学方法和复杂网络可视化技术对高速公路交通流的分形特征进行实证分析.首先,利用重标极差法计算了交通流时间序列的Hurst指数和V统计量,发现不同时间标度下高速公路交通流时间序列的Hurst指数都大于0.5,并且V统计量曲线有上升趋势,说明高速公路交通流时间序列具有自相似性和长程相关性;然后,根据可视算法,将高速公路交通流时间序列转化为复杂网络,计算网络的拓扑参数,发现网络的度分布均呈幂律分布,表明该网络为无标度网络,进一步揭示高速公路交通流时间序列为分形序列.同时发现网络的平均路径长度随网络规模的增大呈对数增长,说明网络具有小世界特征.实证分析的结果对高速公路交通流量预测中时间标度的选择和预测长度的确定有重要的参考价值.本文的研究可以为揭示高速公路交通流演化的复杂性提供新的思路和方法.

英文摘要:

Research on the fractal characteristics of freeway traffic flow evolution is helpful to deeply un- derstand the evolution rule of freeway traffic flow system, which can provide the theoretical foundation for forecasting and controlling freeway traffic flow. In this paper, the statistical approaches and complex network visualization technology are applied to investigate the presence of fractal characteristic in the freeway traffic time series. Firstly, by calculating the Hurst exponent and V-statistic through rescaled range analysis, we find the values of the Hurst exponent are greater than 0. 5, and the V-statistic curve has an upward trend, which indicate that the time series of freeway traffic are fractal with self-similarity and long-range dependence. Then, based on the visibility algorithm, we convert the time series into complex networks and calculate the topology parameter of them, the result further shows that freeway traffic flow time series is fractal sequence. The authors also find the average path length increases with the network scale was logarithmic, which shows that the network has the feature of small- world. Em- pirical analysis results can be used as a very important reference to select the time scale and the length ofpredicting for forecasting and controlling freeway traffic flow. Research results in this paper can provide new ideas and methods for investigating the complexity of freeway traffic flow evolution.

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期刊信息
  • 《四川大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:四川大学
  • 主编:刘应明
  • 地址:成都九眼桥望江路29号
  • 邮编:610064
  • 邮箱:
  • 电话:028-85410393 85412393
  • 国际标准刊号:ISSN:0490-6756
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1595/N
  • 邮发代号:62-127
  • 获奖情况:
  • 国家“双效”期刊,四川省十佳科技期刊,教育部全国高校优秀学报二等奖(1995,1999),四川省科技优秀期刊一等奖(1996,2000)
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,美国生物科学数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:10542