交通安全灰色预测模型课程设计

1、兰州交通大学博文院道路交通安全课程设计学 院 班 级 姓 名 学 号 成 绩 指导老师 杨文霞 2016年 月 日指导教师评语及成绩任务分配表序号学号姓名所做任务成绩120131553范学强过程计算，文字输入及排版220131570虎高林文字输入320131563张汉忠图表输入及过程验算420131550刘启晨文字输入520131546胡延庆文字输入620131552张爱鑫文字输入指导教师评语：导师签字： 年 月 日兰州交通大学博文学院课程设计任务书所在系： 交通运输系 课程名称： 道路交通安全 指导教师（签名）： 杨文霞 专业班级： 学生姓名： 学号： 一、课程设计题目某城市道路交通事故次数

2、预测模型二、课程设计的目的对道路交通事故预测进行研究，对于探究道路交通事故的发生规律，分析现有道路交通条件下交通事故的未来发展趋势以及道路交通安全控制等具有重要意义。通过本课程设计，首先可以使学生对灰色系统预测模型有整体的认识和了解。在对某城市道路交通事故次数预测的过程中，使学生能够在道路交通事故预测的基础上，熟练采用简便、有效的灰色系统预测模型，培养学生分析问题和解决问题的能力。 三、课程设计的主要内容和要求1、设计内容某城市20002004年交通事故发生次数的数据见下表，请预测2016年该城市道路交通事故次数。表一序号01234年份20002001200220032004事故次数28333

3、73635表二序号01234年份20002001200220032004事故次数3335283236表三序号01234年份20002001200220032004事故次数4036453041表四序号01234年份20002001200220032004事故次数3233182227表五序号01234年份20002001200220032004事故次数3045322830表六序号01234年份20002001200220032004事故次数33342928302、设计方法 灰色系统预测模型五、主要参考文献【1】梁邵东，唐伯明，徐松。灰色理论在交通事故预测的应用. J .重庆交通大学学报（自然科学版

4、）.2008.6 【2】裴玉龙，严宝杰。道路交通安全.人民交通出版社.2007.10 【3】 审核批准意见系主任（签字） 年月日目 录摘要11前言12道路交通系统的一般特征与灰色系统关系13灰色预测法24灰色系统理论的预测模型25课程设计详解36结论77参考文献8摘要：交通安全系统是一个典型的灰色系统。本文利用灰色理论，对我国过去几年道路交通事故伤亡人数统计值进行分析处理，建立灰色GM（1，1）模型，并功过对模型的进一步改进使其更加符合实际情况。在与统计值吻合较好的基础上，对我国未来几年道路交通事故伤亡人数做出预测。为制定交通安全政策提供依据，同时也可据以检验采用相应措施的效果。关键词：灰色理

5、论；灰色模型；交通事故；伤亡人数；预测Abstract: the traffic safety system is a typical grey system. The grey theory, carried on the analysis to China over the past few years, road traffic accident casualties statistical value, grey GM (1,1) model is established, and merits and demerits of the model further improvement

6、 to make it more in line with the actual situation. In better based on the agreement with statistical values of our country future several year road traffic accident casualties make predictions. For the formulation of traffic safety policy provide the basis and to test the effect of corresponding me

7、asures according to their.Key words: grey theory; grey model; traffic accident; number of casualties; prediction1.前言 灰色系统是一种既包括已知信息部分也包括未知信息部分的系统。道路交通系统是一个由人-车-路-环境组成的复杂的动态系统，其既包括确定的、已知的信息（如路线、道路设施等）；也包括不确定的、未知的信息（如路况、人的心里状况等）。所以，我们可将其视为一个灰色系统进行研究。 道路交通的有效预测，对交通系统安全，交通安全政策的制定以及交通安全的评价【1】具有重大意义。本文利用灰

8、色GM（1，1）模型及其改进形式，对我国过去几年道路交通事故中伤亡人数的统计值进行分析处理，并对未来几年作出预测，直观地反映了交通事故伤亡人数的发展趋势。2.道路交通系统的一般特征与灰色系统关系道路交通事故是一个随机事件，具有不确定性和信息不对称性。每次事故的发生并非由单一因素所致，通常是由道路交通系统中多种因素共同作用的结果。（1） 交通事故系统的模糊性。 交通事故通常由多因素共同所致，而这些因素间相互作用大小，对事件影响程度等都是不明确的，不可能用具体数字来衡量，各因素的边界存在极大的模糊性和不确定性。（2） 交通事故具有偶发性。 交通事故是否会发生？将在什么地方、什么时间发生？这都是很难

9、预测的，每一个人所面临的情况存在差异，也不可能确定在谁身上会一定发生或一定不发生，它是一个偶然的、随机的事件。（3） 构成交通安全系统的各种关系是灰色的，如前所述，这个系统既包括确定的、已知的信息，也包括不确定的、未知的信息。基于这些考虑，我们完全可以把道路交通系统视为一个灰色系统，应用灰色理论进行研究分析。3.灰色预测法 道路交通系统作为一个抽象系统，它没有物理原型，很难确定影响系统的全部因素，更不可能确定因素之间的映射关系。因此，可将城市道路交通系统视为本征性灰色系统。道路交通事故存在于道路交通系统中，事故的发生与众多因素相互关联和制约，但又很难找出影响事故发生的全部因素。也就是说，影响事

10、故发生的信息不明确、不完全。同时，在多种因素中必然有的对事故影响大些，有的影响小些。经过对大量交通事故的调查研究发现，各种因素都与道路交通事故间存在一定的关系，对事故影响大的因素支配着交通事故次数的变化。灰色理论所研究的正是这种外延明确、内涵不明确的对象。灰色系统理论认为，尽管客观系统表象复杂，但总是有整体功能的，总是有序的，在离散的数据中必然蕴含着某种内在规律。灰色关联理论提出了系统的关联度分析方法，它是根据因素之间发展态势的相似或相异程度来衡量因素间关联程度的方法。 根据灰色理论的GM(1.1)模型的预测。在预测中，可将一个地区的道路交通系统视为灰色系统，把交通事故当作灰色量。对影响本次交

11、通事故的有关因素进行关联分析，找出主要的影响因素，建立生成数列和灰色预测模型。交通事故灰色与预测的特点是在数据量少、资料不完全的情况下采用。但是预测结果的后验差表明，交通事故灰色预测的精度不高。在实际预测中，可运用定性与定量相结合或灰色预测与其他方法相结合的组合预测法构造预测模型，这样预测精度会有很大的提高。4.灰色系统理论的预测模型应用灰色系统理论，在数据处理上提出累加或累减生成的方法，通过生成使数据列的随机性弱化，从而转化为比较有规律的数据列，将随机过程转化为便于建模的灰色过程。如给定数据列：是随机过程，不稳定。若作数据累加生成处理，令 得到新的数据列： 新数据列随机性将被弱化（可进行N次

12、处理），心数据列绘制曲线多逼近指数式曲线。灰色动态模型GM（n,h）,n为微分方程阶数，h为变量的个数。一般采用GM（1，1）模型形式：式中：、建模过程中待辨识的参数和内部变量； 原始数据经过累加生成处理得到的新数据列。GM（1，n）模型计算程序框图如图1-1所示。累加生成输入数据开始 结束输出存在 图1-1GM（1，n）模型计算程序框图1）构造数据矩阵B2） 构造数阵向量3） 作最小二乘法计算，求参数、 4） 建立时间响应函数方程式b的时间响应函数为：4. 灰色GM（1，1）模型在我国道路交通预测中的应用5.课程设计详解 本文以下表一为依据建立灰色模型，并据此模型对某城市20002004年交

13、通事故发生的次数，来预测2016年该城市道路交通事故次数。表一序号01234年份20002001200220032004事故次数3334292830 解：本题数阵向量 =构造数据矩阵B 将该数列带入图1-1计算程序框图可得： 时间响应函数为：令 将上式离散化，得 上式为交通事故发生次数预测模型，可由上式求得值后，累减还原可得到预测数据，由于计算误差较大，还需要进行修正，建立生成数据残差模型。计算生成数据残差数据列： 式中：实际原始数据累加值； 由时间响应函数计算得到的数据列预测值。计算得到的残差数据如表二所示，在表中进行残差数据累加生成处理，得到数据结果。表二序号（k）01234年份20002

14、001200220032004实际事故次数累加值336796124154预测值3365.847197.6192128.3514158.0779残差01.1529-1.6192-4.3514-4.0779第一次累加01.1529-0.4662-4.8177-8.8956第二次累加 01.15290.6867-4.1310-13.0266将输入计算即得到输出结果为： 时间响应函数为： 将上式离散化得：将求灰导数，与相加可得到该城市用灰色系统理论建立的交通事故预测模型（累加值）： 修正后模型经过精度检验、残差大小检验和后验差检验，均得到较好的结果。如对该城市2016年交通事故进行预测，可按如下步骤进

15、行。由的计算式求得：2015年；2016年。由的计算式得：2014年K=10；2015年K=11；2016年 K=12第一次累减： 第二次累减： 2016年交通事故次数为：（百起）6.结论： 模型评价与结论 灰色模型建模相对比较简单，计算比较容易，并且通过一次累加基本克服了数据的随机性，使规律性更加明显。灰色理论利用处理已知数据的方法来寻找过去统计数据间的规律，弥补了数理统计方法因数据过多带来计算量过大的缺陷，并且扩大了其应用范围。但该模型扔存在不足之处，如将连续函数直接离散化过程，会造成误差的加大，与实际值相差甚远；直接采用均值生成序列也过于随意，在以后的研究中该模型仍有进一步改进的空间。从预测的结果我们可以知道