交通系統(tǒng)分析應用程序設計

福建農(nóng)林大學交通學院課程設計課程名稱道路交通工程系統(tǒng)分析設計題目交通系統(tǒng)分析應用程序設計姓名專業(yè)年級學號指導教師成績?nèi)掌谠u語指導教師：2021年月日目錄1線性規(guī)劃..............................................................21.1模型及分析...................................................21.2Matlab求解方法...............................................31.3Lingo求解方法................................................42運輸規(guī)劃..............................................................52.1模型及分析...................................................62.2Lingo求解方法...............................................73整數(shù)規(guī)劃..............................................................93.1模型及分析...................................................93.2Lingo求解方法...............................................104與網(wǎng)絡分析...........................................................114.1模型及分析..................................................124.2Matlab求解方法..............................................125預測分析.............................................................145.1模型及分析..................................................145.2R軟件求解方法...............................................155.3Excel求解方法...............................................165.4時間序列法求解..............................................176參考資料.............................................................191.線性規(guī)劃線性規(guī)劃某筑路工地同時開挖A、B兩段路塹，A路塹采用牽引式挖掘機，B路塹采用液壓式挖掘機，運行費用見表1。因為受運土車輛的限制，挖掘土方量不能超過10000m3/d，為了保證施工進度，要求路塹A每天的挖土量>=1600m3，路塹B每天的挖土量>=3000m3。該工地有12名機械手可操作兩種挖掘機。試問如何分配這幾名機械手，才能使每天的運行費用最?。繖C具運行費用（每臺）挖掘能力（每臺）牽引式挖掘機394元/d200m3/液壓式挖土機1110元/d1000m3/1.1模型及分析解：設x1，x2分別為操作牽引式挖土機、液壓式挖土機的機手人數(shù)，那么每天總的運行費用為：z=394x1+1110x2由于受土方運輸條件的限制，每天的開挖土方量必須小于10000m3200x1+1000x2≤10000為了保證施工進度，必須滿足：200x1≥16001000x2≥3000因為該工地僅有12名機械手，所以有：x1+x2≤12那么，原問題可用下列數(shù)學模型來表達：minz=394x1+1110x2200x1+1000x2≤10000200x1≥1600s.t.1000x2≥3000x1+x2≤12x1，x2≥0該問題為線形規(guī)劃問題，為求得最優(yōu)解，可用Matlab和Lingo求解。1.2Matlab求解方法該問題是屬于MATLAB模型三的情況，其標準模型如下右所示。將上列出的數(shù)學模型轉(zhuǎn)成標準模型，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。編寫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)圖1線性規(guī)劃模型Matlab計算結(jié)果圖回車得如圖所示求得的最優(yōu)解：x1=8，x2=3，minC=6482元即分配8名機械手操作牽引式挖掘機，3名機械手操作液壓式挖掘機，這時的運行費用最低，還有一名機械手不操作挖掘機。1.3Lingo求解方法在模型窗口中輸入如下代碼：（如圖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;然后點擊工具條上的按鈕即可。由圖3可看出，本題最優(yōu)解為：x1=8，x2=3，minC=6482元即分配8名機械手操作牽引式挖掘機，3名機械手操作液壓式挖掘機，這時的運行費用最低，還有一名機械手不操作挖掘機。圖2線性規(guī)劃模型Lingo圖3線性規(guī)劃模型Lingo計算結(jié)果圖2.運輸規(guī)劃假設某交通分配問題有三個始點Oi(i=1，2，3)和四個終點Dj(j=1，2，3，4)，始點Oi發(fā)生的出行交通量ai、終點Dj吸引的出行交通量bj及各始終點之間的出行時耗tij如表2所示，出行總量N=∑ai=∑bj=30。試求系統(tǒng)總時耗最小的出行量分配fij(i=1，2，3，4)。表2-1各OD點間出行時耗表終點始點D1D2D3D4a1O1826712O24911010O3281258bj6879N=302.1模型及分析在交通規(guī)劃的研究中，經(jīng)常遇到這樣的交通分配問題。設O1，O2，…，Om為車輛出行的始點，相應地a1，a2，…，am為各始點發(fā)生的出行交通量。D1，D2，…，Dn為出行的終點，b1，b2，…，bn為各終點吸引的出行交通量?？偟某鲂薪煌繛镹。那么∑ai=∑bj=N，設從始點Oi到終點Dj的出行量為fij，出行費用為cij。則總的出行費用為：C=∑∑cijfij?，F(xiàn)在的問題是如何分配出行交通量fij，使得總的出行費用為最少。即找出fij，滿足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。本題交通分配問題可用LINGO軟件求解。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在模型窗口中輸入上述代碼，然后點擊工具條上的按鈕即可,如圖2-1。圖2-1運輸規(guī)劃模型Lingo程序圖（2）計算結(jié)果由上述方法解得該系統(tǒng)最小總時耗為94，如圖2-2所示。圖2-2運輸規(guī)劃模型Lingo總耗時圖由圖2-3所示可看出最優(yōu)系統(tǒng)相應的分配情況是：從O1到D2的出行量為8，到D4的出行量是4；從O2到D1的出行量是3，到D3為7；從O3到D1的出行量為3，到D4是5，其余始點到終點的出行量均為0。圖2-3運輸規(guī)劃模型交通分配圖3.整數(shù)規(guī)劃某建筑公司在同一時間內(nèi)可參加A1、A2、A3、A4四項工程的投標。這些項目要求的工期相同。公司根據(jù)招標文件和本公司的技術(shù)水平對每項工程進行了仔細的研究和計算，將各項工程的預期利潤、主要工序的工程量及本企業(yè)的施工能力列于表3.問該公司對哪幾種項目投標可能獲得的總利潤最大？試建立該問題的數(shù)學模型。各項工程的預期利潤、主要工序的工程量及施工能力表3工程項目預期利潤（萬元）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：該題是整數(shù)規(guī)劃問題中一種特殊的例子，0-1規(guī)劃?？稍O則問題可以描述成如下的先行規(guī)劃：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在編碼窗口編寫上述程序代碼，如圖3-1示圖3-1（2）計算結(jié)果總利潤最大為20.5萬元，如圖3-2黑色矩形框中所示；而對總利潤最大的可能幾種項目如圖3-2內(nèi)所示。4.圖與網(wǎng)絡在圖4中，用標號法計算A點到H點的最短路，并指出哪些頂點對A點來說是不可到達點。AABFCDEGH2461圖4圖4-3圖4-34.1模型及分析最短路問題可借助于距離矩陣求解，先構(gòu)造一個距離矩陣D：D=[d]D中的元素d定義如下：d=故本題中的距離矩陣為：D=[]=4.2Matlab求解方法①程序新建M-file，在窗口中輸入以下代碼：如圖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); 圖4-1path=p;然后保存文件至默認文件夾②計算結(jié)果再在CommandWindow窗口輸入以下數(shù)據(jù)：（如圖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)最終結(jié)果顯示：A→H最短路長為9，最短路徑是A→B→G→H，如圖4-3所示。另外，題中頂點C、D對A點來說是不可到達的圖4-2圖4-2預測分析某機非混行的城市道路，經(jīng)調(diào)查后得到一組機動車平均車速y(km/h)與機動車交通量x1(輛/h)、非機動車交通量x2(輛/h)，數(shù)據(jù)見表5-1。試建立機動車平均車速與機動車交通量、非機動車交通量的二元線性回歸方程，并預測機動車交通量、非機動車交通量分別達到100輛/h、300輛/h時的機動車平均車速。編號12345678910y17.316.615.412.618.2717.4416.0617.616.615.02x180771011157779916699123x234453250311636852899337234983336315133245.1模型及分析機動車平均車速與機動車交通量、非機動車交通量存在相關(guān)關(guān)系，現(xiàn)用二元線性回歸方程進行分析。建立方程Y=a+b1X1+b2X2式中：X1——機動車交通量；X2——非機動車交通量。為計算回歸方程中的系數(shù)，可用R軟件和Excel求解，求解方法見2、3點。5.2R軟件求解(1)要求二元線性回歸方程，則在窗口中輸入以下代碼（如下圖紅色部分）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)自動彈出計算結(jié)果，如下圖5-1上結(jié)果顯示，a=31.8213，b1=-0.0644，b2=-0.0029(2)要預測機動車交通量、非機動車交通量分別達到100輛/h、300輛/h時的機動車平均車速，則在圖5-1的基礎(chǔ)上輸入以下代碼：new<-data.frame(x1=100,x2=3000)lm.pred<-predict(lm.sol,new,interval=“prediction”,level=0.95)lm.pred如圖5-2所示，得預測值有Fit=16.5967；lvr=14.4389；upr=18.7544取最適宜的值Fit=16.5967，此即機動車交通量、非機動車交通量分別達到100輛/h、3000輛/h時的機動車平均車速。圖5-15.3Excel求解求解過程如下圖所示圖5-3圖5-4 圖5-5由圖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即機動車交通量、非機動車交通量分別達到100輛/h、3000輛/h時的機動車平均車速。運輸量預測分析某地區(qū)公路網(wǎng)規(guī)劃中需要預測2021年的綜合客運量，現(xiàn)調(diào)查收集該地區(qū)1981-2021年綜合客運量數(shù)據(jù)如表7-16所示，根據(jù)上述條件預測該地區(qū)2021年綜合客運量。某地區(qū)歷年綜合客運量（萬人次/年）年份綜合客運量年份綜合客運量年份綜合客運量年份綜合客運量1981614019866851199180821996121041982666319879287199213927202116473198371011988880719931181020211429119847517198981251994105862021168451985732419907519199519863202118559通過對該地區(qū)歷年綜合客運量的分析發(fā)現(xiàn)，綜合客運量的發(fā)展隨著時間的推移呈現(xiàn)總體增加的趨勢。因此，根據(jù)區(qū)域的歷史統(tǒng)計資料，以時間為自變量建立時間序列模型，對未來年綜合客運量進行預測。如下圖：y=5545.2e0.0576x式中：y----綜合客運量x----時間序列該模型相應的綜合客運量與時間序列的相關(guān)系數(shù)R=0.9，說明該地區(qū)的綜合客運量與時間序列有密切的關(guān)系，所得到的模型可以反映地區(qū)綜合客運量的發(fā)展趨勢。將2021所對應的時間序列代入該預測模型，計算得到2021年該地區(qū)的全社會綜合客運量為：y=5545.2e0.0576×30=31216萬人次參考文獻①王煒等.道路交通工程系統(tǒng)分析方法.北京:人民交通出版社，2021.②王沫然.Matlab與科學計算.北京:電子工業(yè)出版社，2021.③袁新生，邵大宏，郁時煉.Lingo和Excel在數(shù)學建模中的應用.北京:科學出版社，2021.④韓中庚.實用運籌學.北京:清華大學出版社，2021.⑤陳毅恒，梁沛霖.R軟件操作入門.北京:中國統(tǒng)計出版社，2021.

論大學生寫作能力寫作能力是對自己所積累的信息進行選擇、提取、加工、改造并將之形成為書面文字的能力。積累是寫作的基礎(chǔ)，積累越厚實，寫作就越有基礎(chǔ)，文章就能根深葉茂開奇葩。沒有積累，胸無點墨，怎么也不會寫出作文來的。寫作能力是每個大學生必須具備的能力。從目前高校整體情況上看，大學生的寫作能力較為欠缺。一、大學生應用文寫作能力的定義那么，大學生的寫作能力究竟是指什么呢？葉圣陶先生曾經(jīng)說過，“大學畢業(yè)生不一定能寫小說詩歌，但是一定要寫工作和生活中實用的文章，而且非寫得既通順又扎實不可?！睂τ诖髮W生的寫作能力應包含什么，可能有多種理解，但從葉圣陶先生的談話中，我認為：大學生寫作能力應包括應用寫作能力和文學寫作能力，而前者是必須的，后者是“不一定”要具備，能具備則更好。眾所周知，對于大學生來說，是要寫畢業(yè)論文的，我認為寫作論文的能力可以包含在應用寫作能力之中。大學生寫作能力的體現(xiàn)，也往往是在撰寫畢業(yè)論文中集中體現(xiàn)出來的。本科畢業(yè)論文無論是對于學生個人還是對于院系和學校來說，都是十分重要的。如何提高本科畢業(yè)論文的質(zhì)量和水平，就成為教育行政部門和高校都很重視的一個重要課題。如何提高大學生的寫作能力的問題必須得到社會的廣泛關(guān)注，并且提出對策去實施解決。二、造成大學生應用文寫作困境的原因：（一）大學寫作課開設結(jié)構(gòu)不合理。就目前中國多數(shù)高校的學科設置來看，除了中文專業(yè)會系統(tǒng)開設寫作的系列課程外，其他專業(yè)的學生都只開設了普及性的《大學語文》課。學生寫作能力的提高是一項艱巨復雜的任務，而我們的課程設置僅把這一任務交給了大學語文教師，可大學語文教師既要在有限課時時間內(nèi)普及相關(guān)經(jīng)典名著知識，又要適度提高學生的鑒賞能力，且要教會學生寫作規(guī)律并提高寫作能力，任務之重實難完成。（二）對實用寫作的普遍性不重視?！按髮W語文”教育已經(jīng)被嚴重地“邊緣化”。目前對中國語文的態(tài)度淡漠，而是呈現(xiàn)出全民學英語的大好勢頭。中小學如此，大學更是如此。對我們的母語中國語文，在大學反而被漠視，沒有相關(guān)的課程的設置，沒有系統(tǒng)的學習實踐訓練。這其實是國人的一種偏見。應用寫作有它自身的規(guī)律和方法。一個人學問很大，會寫小說、詩歌、戲劇等，但如果不曉得應用文寫作的特點和方法，他就寫不好應用文。（三）部分大學生學習態(tài)度不端正。很多非中文專業(yè)的大學生對寫作的學習和訓練都只是集中在《大學語文》這一門課上，大部分學生只愿意被動地接受大學語文老師所講授的文學經(jīng)典故事，而對于需要學生動手動腦去寫的作文，卻是盡可能應付差事，這樣勢必不能讓大學生的寫作水平有所提高。（四）教師的實踐性教學不強。學生寫作能力的提高是一項艱巨復雜的任務，但在教學中有不少教師過多注重理論知識，實踐性教學環(huán)節(jié)卻往往被忽視。理論講了一大堆，但是實踐卻幾乎沒有，訓練也少得可憐。閱讀與寫作都需要很強的實踐操作，學習理論固然必不可少，但是閱讀方法和寫作技巧的掌握才是最重要的。由于以上的原因，我們的大學生的寫作水平著實令人堪憂，那么如何走出這一困境，筆者提出一些建議，希望能對大學生寫作水平的提高有所幫助。三、提高大學生應用寫作能力的對策（一）把《應用寫作》課設置為大學生的必修課。在中