交通系统分析应用程序设计

福建农林大学交通学院课程设计课程名称道路交通工程系统分析设计题目交通系统分析应用程序设计姓名专业年级学号指导教师成绩日期评语指导教师：2021年月日目录1线性规划..............................................................21.1模型及分析...................................................21.2Matlab求解方法...............................................31.3Lingo求解方法................................................42运输规划..............................................................52.1模型及分析...................................................62.2Lingo求解方法...............................................73整数规划..............................................................93.1模型及分析...................................................93.2Lingo求解方法...............................................104与网络分析...........................................................114.1模型及分析..................................................124.2Matlab求解方法..............................................125预测分析.............................................................145.1模型及分析..................................................145.2R软件求解方法...............................................155.3Excel求解方法...............................................165.4时间序列法求解..............................................176参考资料.............................................................191.线性规划线性规划某筑路工地同时开挖A、B两段路堑，A路堑采用牵引式挖掘机，B路堑采用液压式挖掘机，运行费用见表1。因为受运土车辆的限制，挖掘土方量不能超过10000m3/d，为了保证施工进度，要求路堑A每天的挖土量>=1600m3，路堑B每天的挖土量>=3000m3。该工地有12名机械手可操作两种挖掘机。试问如何分配这几名机械手，才能使每天的运行费用最省？机具运行费用（每台）挖掘能力（每台）牵引式挖掘机394元/d200m3/液压式挖土机1110元/d1000m3/1.1模型及分析解：设x1，x2分别为操作牵引式挖土机、液压式挖土机的机手人数，那么每天总的运行费用为：z=394x1+1110x2由于受土方运输条件的限制，每天的开挖土方量必须小于10000m3200x1+1000x2≤10000为了保证施工进度，必须满足：200x1≥16001000x2≥3000因为该工地仅有12名机械手，所以有：x1+x2≤12那么，原问题可用下列数学模型来表达：minz=394x1+1110x2200x1+1000x2≤10000200x1≥1600s.t.1000x2≥3000x1+x2≤12x1，x2≥0该问题为线形规划问题，为求得最优解，可用Matlab和Lingo求解。1.2Matlab求解方法该问题是属于MATLAB模型三的情况，其标准模型如下右所示。将上列出的数学模型转成标准模型，如下所示：minz=394x1+1110x2200x1+1000x2≤10000minz=cx-200x1≤-1600Ax≤bs.t.-1000x2≤-3000s.t.Alx=b1x1+x2≤12LB≥x≤x1，x2≥0用命令：[x，fval]==linprog（c，A，b，A1，b1，LB，UB）在MATLAB中求解。编写M文件如下：c=[394,1110];A=[200,1000;-200,0;0,-1000;1,1];b=[10000;-1600;-3000;12];A1=[];b1=[];LB=[0;0];UB=[];[x,fval]=linprog(c,A,b,A1,b1,LB,UB)图1线性规划模型Matlab计算结果图回车得如图所示求得的最优解：x1=8，x2=3，minC=6482元即分配8名机械手操作牵引式挖掘机，3名机械手操作液压式挖掘机，这时的运行费用最低，还有一名机械手不操作挖掘机。1.3Lingo求解方法在模型窗口中输入如下代码：（如图2所示）min=394*x1+1110*x2;200*x1+1000*x2<=10000;200*x1>=1600;1000*x2>=3000;x1+x2<=12;x1>=0;x2>=0;然后点击工具条上的按钮即可。由图3可看出，本题最优解为：x1=8，x2=3，minC=6482元即分配8名机械手操作牵引式挖掘机，3名机械手操作液压式挖掘机，这时的运行费用最低，还有一名机械手不操作挖掘机。图2线性规划模型Lingo图3线性规划模型Lingo计算结果图2.运输规划假设某交通分配问题有三个始点Oi(i=1，2，3)和四个终点Dj(j=1，2，3，4)，始点Oi发生的出行交通量ai、终点Dj吸引的出行交通量bj及各始终点之间的出行时耗tij如表2所示，出行总量N=∑ai=∑bj=30。试求系统总时耗最小的出行量分配fij(i=1，2，3，4)。表2-1各OD点间出行时耗表终点始点D1D2D3D4a1O1826712O24911010O3281258bj6879N=302.1模型及分析在交通规划的研究中，经常遇到这样的交通分配问题。设O1，O2，…，Om为车辆出行的始点，相应地a1，a2，…，am为各始点发生的出行交通量。D1，D2，…，Dn为出行的终点，b1，b2，…，bn为各终点吸引的出行交通量。总的出行交通量为N。那么∑ai=∑bj=N，设从始点Oi到终点Dj的出行量为fij，出行费用为cij。则总的出行费用为：C=∑∑cijfij。现在的问题是如何分配出行交通量fij，使得总的出行费用为最少。即找出fij，满足fij≥0（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）∑fij=ai（i=1，2，…，m）∑fij=bi（j=1，2，…，n）且使C=∑∑cijfij最小。本题交通分配问题可用LINGO软件求解。2.2Lingo求解方法（1）程序sets:row/1,2,3/:a;arrange/1,2,3,4/:b;link(row,arrange):c,x;endsetsdata:a=12,10,8;b=6,8,7,9;c=8,2,6,7,4,9,1,10,2,8,12,5;enddata[OBJ]min=@sum(link(i,j):c(i,j)*x(i,j));@for(row(i):@sum(arrange(j):x(i,j))=a(i););@for(arrange(j):@sum(row(i):x(i,j))=b(j););@for(link(i,j):x(i,j)>=0;);end在模型窗口中输入上述代码，然后点击工具条上的按钮即可,如图2-1。图2-1运输规划模型Lingo程序图（2）计算结果由上述方法解得该系统最小总时耗为94，如图2-2所示。图2-2运输规划模型Lingo总耗时图由图2-3所示可看出最优系统相应的分配情况是：从O1到D2的出行量为8，到D4的出行量是4；从O2到D1的出行量是3，到D3为7；从O3到D1的出行量为3，到D4是5，其余始点到终点的出行量均为0。图2-3运输规划模型交通分配图3.整数规划某建筑公司在同一时间内可参加A1、A2、A3、A4四项工程的投标。这些项目要求的工期相同。公司根据招标文件和本公司的技术水平对每项工程进行了仔细的研究和计算，将各项工程的预期利润、主要工序的工程量及本企业的施工能力列于表3.问该公司对哪几种项目投标可能获得的总利润最大？试建立该问题的数学模型。各项工程的预期利润、主要工序的工程量及施工能力表3工程项目预期利润（万元）砌筑量(M3)混凝土量（M3）抹灰量（M2）A1542002802500A282300880480A37.548003001500A4923009005200施工能力12021160090003.1模型分析：该题是整数规划问题中一种特殊的例子，0-1规划。可设则问题可以描述成如下的先行规划：maxz=5x1+8x2+7.5x3+9x43.2LINGGO求解方法(（1）程序Model:sets:num_i/1..3/:b;num_j/1..4/:x,c;link(num_i,num_j):a;endsetsdata:b=12021,1600,9000;c=5,8,7.5,9;a=4200,2300,4800,3200,280,880,300,900,2500,480,1500,5200;enddata[OBJ]max=@sum(num_j(j):c(j)*x(j));@for(num_i(i):@sum(num_j(j):a(i,j)*x(j))<=b(i););@for(num_j(j):@bin(x(j)););End在编码窗口编写上述程序代码，如图3-1示图3-1（2）计算结果总利润最大为20.5万元，如图3-2黑色矩形框中所示；而对总利润最大的可能几种项目如图3-2内所示。4.图与网络在图4中，用标号法计算A点到H点的最短路，并指出哪些顶点对A点来说是不可到达点。AABFCDEGH2461图4图4-3图4-34.1模型及分析最短路问题可借助于距离矩阵求解，先构造一个距离矩阵D：D=[d]D中的元素d定义如下：d=故本题中的距离矩阵为：D=[]=4.2Matlab求解方法①程序新建M-file，在窗口中输入以下代码：如图4-1所示function[d,path]=floyd(a,sp,ep)n=size(a,1);D=a;path=zeros(n,n)fori=1:nforj=1:nifD(i,j)~=infpath(i,j)=jendendendfork=1:nfori=1:nforj=1:nifD(i,j)>D(i,k)+D(k,j)D(i,j)=D(i,k)+D(k,j);path(i,j)=path(i,k);endendendendp=[sp];mp=sp;fork=1:nifmp~=epd=path(mp,ep);p=[p,d];mp=d;endendd=D(sp,ep); 图4-1path=p;然后保存文件至默认文件夹②计算结果再在CommandWindow窗口输入以下数据：（如图4-2）>>a=[0,1,inf,inf,inf,2,4,inf;inf,0,inf,inf,inf,inf,2,inf;inf,2,0,inf,inf,inf,inf,4;inf,inf,6,0,7,inf,inf,inf;inf,inf,inf,inf,0,inf,inf,inf;inf,inf,inf,inf,1,0,4,inf;inf,inf,inf,inf,inf,inf,0,6;inf,inf,inf,inf,5,inf,inf,0];>>[long,path]=floyd(a,1,8)最终结果显示：A→H最短路长为9，最短路径是A→B→G→H，如图4-3所示。另外，题中顶点C、D对A点来说是不可到达的图4-2图4-2预测分析某机非混行的城市道路，经调查后得到一组机动车平均车速y(km/h)与机动车交通量x1(辆/h)、非机动车交通量x2(辆/h)，数据见表5-1。试建立机动车平均车速与机动车交通量、非机动车交通量的二元线性回归方程，并预测机动车交通量、非机动车交通量分别达到100辆/h、300辆/h时的机动车平均车速。编号12345678910y17.316.615.412.618.2717.4416.0617.616.615.02x180771011157779916699123x234453250311636852899337234983336315133245.1模型及分析机动车平均车速与机动车交通量、非机动车交通量存在相关关系，现用二元线性回归方程进行分析。建立方程Y=a+b1X1+b2X2式中：X1——机动车交通量；X2——非机动车交通量。为计算回归方程中的系数，可用R软件和Excel求解，求解方法见2、3点。5.2R软件求解(1)要求二元线性回归方程，则在窗口中输入以下代码（如下图红色部分）X1<-c(80,77,101,115,77,79,91,66,99,123)X2<-c(3445,3250,3116,3685,2899,3372,3498,3336,3151,3324)Y<-c(17.3,16.6,15.4,12.6,18.27,17.44,16.06,17.6,16.6,15.02)lm.sol<-lm(Y~X1+X2)summary(lm.sol)自动弹出计算结果，如下图5-1上结果显示，a=31.8213，b1=-0.0644，b2=-0.0029(2)要预测机动车交通量、非机动车交通量分别达到100辆/h、300辆/h时的机动车平均车速，则在图5-1的基础上输入以下代码：new<-data.frame(x1=100,x2=3000)lm.pred<-predict(lm.sol,new,interval=“prediction”,level=0.95)lm.pred如图5-2所示，得预测值有Fit=16.5967；lvr=14.4389；upr=18.7544取最适宜的值Fit=16.5967，此即机动车交通量、非机动车交通量分别达到100辆/h、3000辆/h时的机动车平均车速。图5-15.3Excel求解求解过程如下图所示图5-3图5-4 图5-5由图5-5所示，有a=31.8213，b1=-0.0644，b2=-0.0029故Y=a+b1X1+b2X2=31.8213-0.0644×100-0.0029×3000=16.6813即机动车交通量、非机动车交通量分别达到100辆/h、3000辆/h时的机动车平均车速。运输量预测分析某地区公路网规划中需要预测2021年的综合客运量，现调查收集该地区1981-2021年综合客运量数据如表7-16所示，根据上述条件预测该地区2021年综合客运量。某地区历年综合客运量（万人次/年）年份综合客运量年份综合客运量年份综合客运量年份综合客运量1981614019866851199180821996121041982666319879287199213927202116473198371011988880719931181020211429119847517198981251994105862021168451985732419907519199519863202118559通过对该地区历年综合客运量的分析发现，综合客运量的发展随着时间的推移呈现总体增加的趋势。因此，根据区域的历史统计资料，以时间为自变量建立时间序列模型，对未来年综合客运量进行预测。如下图：y=5545.2e0.0576x式中：y----综合客运量x----时间序列该模型相应的综合客运量与时间序列的相关系数R=0.9，说明该地区的综合客运量与时间序列有密切的关系，所得到的模型可以反映地区综合客运量的发展趋势。将2021所对应的时间序列代入该预测模型，计算得到2021年该地区的全社会综合客运量为：y=5545.2e0.0576×30=31216万人次参考文献①王炜等.道路交通工程系统分析方法.北京:人民交通出版社，2021.②王沫然.Matlab与科学计算.北京:电子工业出版社，2021.③袁新生，邵大宏，郁时炼.Lingo和Excel在数学建模中的应用.北京:科学出版社，2021.④韩中庚.实用运筹学.北京:清华大学出版社，2021.⑤陈毅恒，梁沛霖.R软件操作入门.北京:中国统计出版社，2021.

论大学生写作能力写作能力是对自己所积累的信息进行选择、提取、加工、改造并将之形成为书面文字的能力。积累是写作的基础，积累越厚实，写作就越有基础，文章就能根深叶茂开奇葩。没有积累，胸无点墨，怎么也不会写出作文来的。写作能力是每个大学生必须具备的能力。从目前高校整体情况上看，大学生的写作能力较为欠缺。一、大学生应用文写作能力的定义那么，大学生的写作能力究竟是指什么呢？叶圣陶先生曾经说过，“大学毕业生不一定能写小说诗歌，但是一定要写工作和生活中实用的文章，而且非写得既通顺又扎实不可。”对于大学生的写作能力应包含什么，可能有多种理解，但从叶圣陶先生的谈话中，我认为：大学生写作能力应包括应用写作能力和文学写作能力，而前者是必须的，后者是“不一定”要具备，能具备则更好。众所周知，对于大学生来说，是要写毕业论文的，我认为写作论文的能力可以包含在应用写作能力之中。大学生写作能力的体现，也往往是在撰写毕业论文中集中体现出来的。本科毕业论文无论是对于学生个人还是对于院系和学校来说，都是十分重要的。如何提高本科毕业论文的质量和水平，就成为教育行政部门和高校都很重视的一个重要课题。如何提高大学生的写作能力的问题必须得到社会的广泛关注，并且提出对策去实施解决。二、造成大学生应用文写作困境的原因：（一）大学写作课开设结构不合理。就目前中国多数高校的学科设置来看，除了中文专业会系统开设写作的系列课程外，其他专业的学生都只开设了普及性的《大学语文》课。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，而我们的课程设置仅把这一任务交给了大学语文教师，可大学语文教师既要在有限课时时间内普及相关经典名著知识，又要适度提高学生的鉴赏能力，且要教会学生写作规律并提高写作能力，任务之重实难完成。（二）对实用写作的普遍性不重视。“大学语文”教育已经被严重地“边缘化”。目前对中国语文的态度淡漠，而是呈现出全民学英语的大好势头。中小学如此，大学更是如此。对我们的母语中国语文，在大学反而被漠视，没有相关的课程的设置，没有系统的学习实践训练。这其实是国人的一种偏见。应用写作有它自身的规律和方法。一个人学问很大，会写小说、诗歌、戏剧等，但如果不晓得应用文写作的特点和方法，他就写不好应用文。（三）部分大学生学习态度不端正。很多非中文专业的大学生对写作的学习和训练都只是集中在《大学语文》这一门课上，大部分学生只愿意被动地接受大学语文老师所讲授的文学经典故事，而对于需要学生动手动脑去写的作文，却是尽可能应付差事，这样势必不能让大学生的写作水平有所提高。（四）教师的实践性教学不强。学生写作能力的提高是一项艰巨复杂的任务，但在教学中有不少教师过多注重理论知识，实践性教学环节却往往被忽视。理论讲了一大堆，但是实践却几乎没有，训练也少得可怜。阅读与写作都需要很强的实践操作，学习理论固然必不可少，但是阅读方法和写作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我们的大学生的写作水平着实令人堪忧，那么如何走出这一困境，笔者提出一些建议，希望能对大学生写作水平的提高有所帮助。三、提高大学生应用写作能力的对策（一）把《应用写作》课设置为大学生的必修课。在中