基于DEA评价AI解决交通问题分析

张卓 李晗 崔雨萌 韩雪冬

摘要：为了更好地解决道路交通拥堵问题，以拥堵道路为研究对象，将城市道路的拥堵状况用人工智能进行处理，给出所需的各项数据，再利用数据包络分析建立城市交通拥堵模型。以吉林市吉林大街交通拥堵问题为例，得到该路段的解决方案。

关键词：数据包络分析（DEA）;交通拥堵;人工智能（AI）

目前，国内外对城市道路交通拥堵状态的评价尚无统一的评价指标和量化标准。上海城市综合交通规划研究所利用“道路交通指数”来综合评价申城的交通运行质量，王力引用了“拥堵系数”“停车时间比例”“加速度噪市”和“平均速度梯度”对道路交通状态进行评价;此外，运行速度也常常单独被用于评价城市道路交通拥堵。因此，建立一种科学、合理的解决交通拥堵问题的方法非常必要。

DEA在处理多输出多输入的有效性评价方面具有绝对优势，决策单元的最优效率指标与投入指标值及产出指标值的量纲选取无关，应用时无需处理数据量纲及权重假设，具有很强的客观性，可以为交通管理部门提供及时准确的道路交通参数和相关数据，以便制定出正确、合理的交通管理措施。

一、吉林市拥堵成因分析

结合城市发展、周边土地利用等情况，分析造成拥堵的主要原因。

第一，城市公共交通方式单一。目前，吉林市拥有的公共交通方式只有公交车、出租车和公共自行车，大容量的轨道交通、BRT均未发展。公交线网覆盖率较低，市区边缘的许多地方没有公交站点，郊区市民需要驾驶私家车进城，增加了中心城区内的机动车数量。

第二，吉林市发展采取单中心、摊大饼的扩张模式，主要行政区、商务区及部分教学区、文化旅游区都集中在中心城区，客流的产生点与吸引点都集中在市区，导致城市内部大量的OD交流，而道路通行能力又相对有限，交通拥堵不可避免。

第三，城市公交发展相对滞后，导致居民出行主要选择小汽车，公共交通受到私家车的挑战，使交通出行结构呈现明显的不合理性。

二、交通拥堵的解决方案

交通拥堵是一种车多拥挤且车速缓慢的现象，通常在假日或上下班高峰等时刻出现。此情形常出现于世界上个大都市区、连接两都市间的各大高速公路，及汽车使用率高的地区。

1.在城市的交通中，交通信号系统的发展是十分必要的，信号的设计能够有效地保障道路的通行。正常信号灯无法提示人们本条道路的通行情况，因此，需要在正常的交通信号灯处再安装一处交通信息指示灯，包括前方路段畅通、前方路段师挤、前方路段交通事故三个指示，这三个指示灯安装在交叉路口，能给驾驶员充分的准备时间，选择其他道路，有效避免拥堵。

2.行人抢路，不遵守信号灯等交通违规行为，给右转车辆，特别是公交车带来困难。需要设定一条红灯禁行线，要非常明显，行人一眼就能看出，红灯的时候，行人不允许在规定的线外停留。

3.设立专用的公共交通通道，其他车辆一律不允许占用，保证了公共交通的畅通，会有效地减少私家车的使用。为了保证紧急情况下道路畅通，设立救护车、救火车、应急车辆的专用车道考感到使用频率，平时的时候所有车辆可以占用此车道，但是当有紧急情况发生，专用车道启用信号灯亮起、凡是占用救护车车道的车量，立即避让。公共交通设施简陋、拥挤、条件差也是人们不肯选择公共交通的原因之一，可通过增加车次，改善车辆内部设施环境的方式改善。

4.道路建设要本着立足当下，谋划长远的原则，建设地下，地上、空中三位一体的道路交通体系即地下通道、地上道路、立交桥互为补充，做到行人车辆分类分道，改变现有的交通格局。

三、结论

经过具代表性的路口的调查可知：吉林市区人对红灯的忍耐时间在50～70秒左右，超过这个时间段，就开始出现明显的闯红灯现象。對应不同类型的道路，建议交通指示灯的配时应该调整为：

（1）事故高发路段在高峰时段行人红灯时间为90秒，优先使车辆先行;在非高峰时段行人红灯时间为50秒，优先行人通行。

（2）人口密集路段在高峰时段行人红灯时间为60秒，在非高峰时段行人红灯时间为45秒。

（3）城市郊区路段在高峰时段行人红灯时间为45秒，在非高峰时段行人红灯时间为45秒。

这样调整可降低车辆的行驶速度，也可保证行人安全。根据交叉路口处驾驶员的行为调查显示，如果在交通信号灯变为红灯后2秒再改变行人的信号灯，可以有效地减少事故发生的概率。

参考文献：

[1]姜启源，谢金星.数学建模[M].北京：高等教育出版社，2003.

作者简介：

张卓，崔雨萌，韩雪冬，吉林省吉林市，吉林农业科技学院统计学专业;

李晗，吉林省吉林市，吉林农业科技学院数学系。