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2023年全国数学建模竞赛赛题

【题目】城市交通流量预测与优化

【背景】随着城市化的发展和人口的快速增长，城市交通问题日

益突出。交通流量预测和优化是解决城市交通问题的关键。本题旨在

通过数学建模方法，预测城市某一时段的交通流量，并通过优化策略，

提出改善城市交通的方案。

【问题描述】

某城市的交通局希望预测下一小时内城市的交通流量，并针对预

测结果提出相应的优化策略。已知该城市的交通网络包含多个路口和

道路，且每个路口在不同时段的车辆通过数是不同的。为了简化问题，

假设该城市的交通网络可以表示为一个有向图，路口作为节点，道路

作为边。已知该城市的地理信息和历史交通数据。

任务1：交通流量预测

1.根据历史交通数据，建立数学模型来预测下一小时内各个路口

的交通流量。

2.给出模型的假设和相关参数，并对模型进行验证。

任务2：交通优化方案

1.在预测结果的基础上，分析该城市交通网络的瓶颈路段和拥堵

路口。

2.提出优化策略，包括但不限于：增加车道、调整信号灯时长、

改善道路状况等。

3.设计一个优化评价指标，并利用该指标评估不同策略的效果。

任务3：方案实施

1.选择一个最具代表性的拥堵路口，根据优化策略进行改进。

2.编制改进方案，并对该方案进行成本估算和效果预测。

3.分析改进方案的可行性，并对实施可能遇到的问题进行讨论。

【要求】

1.在完成任务1时，要求构建合理的数学模型和算法，考虑到历

史数据的可靠性和预测的准确性。

2.在完成任务2时，要求合理设计交通优化策略，并给出可行的

方案。

3.在完成任务3时，要求综合考虑方案的成本和效果，并分析其

可行性。

4.要求使用逻辑清晰、表达准确的文档，包括模型的建立过程、

参数设定、实验结果等。

5.要求对模型进行验证和灵敏度分析，并对结果进行可视化展示

和讨论。

【考核标准】

1.模型的构建和算法的设计是否合理。

2.预测结果的准确性和优化方案的有效性。

3.对优化方案的成本和效果进行综合评价和分析。

4.文档的逻辑性和可读性。

【参考资料】

1.陈云丽，吴进平.数学建模方法与分析[M].清华大学出版社,

2019.

2.钱举红，杨雄，姚天昉.城市交通规划与设计[M].中国建筑工业

出版社,2018