Skip to main content
SUPERVISOR
Farhad Shahbazi,Vahid Salari,Meisam Akbarzadeh
فرهاد شهبازی دستجرده (استاد راهنما) وحید سالاری (استاد مشاور) میثم اکبرزاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reihaneh Kouhi Esfahani
ریحانه کوهی اصفهانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1393

TITLE

Statistical Analysis on Traffic Data
In this thesis, we study and work on traffic data analysis of highways and urban areas. Using physics science besides traortation engineering enable us to extract information from traffic data-set, which can be speed, density or flow. Using clustering methods such as K-mean clustering algorithm, and also statistical analysis methods such as Fokker-Planck equation and Markov chain enable us to categorize and define traffic phases. We showed that for highways under study, the three phase After that, to have a better vision of traffic, traffic modeling named "TASEP dynamic" borrowed from physics is used. First we showed that this simple model can show and explain the traffic features. With the help of TASEP dynamic we show that wide-moving-jam state has a multiple stable states and this is the reason of seeing scatter data at this stage. We also showed that TASEP dynamic can explain hysteresis effect. We showed hysteresis like effect can happen in the system, not only because of the structure of the highway (network), but also the different ranges of in/out rates. This modeling showed that the hysteresis effect happens because of multiple stable states in wide-moving-jam state. Any small changes in in/out-rate value can change the state of the system, which has a multiple state state, and cause hysteresis effect. As a final work, we worked on speed data of 40 urban streets of Philadelphia, PA. We chose a downtown area. Using the definitions of information flow we found the connectivity between streets, i.e., we found how streets can affect each other. We show that we can cluster streets in a way that only streets with high affection on each other will be in the same group. At the final step, we showed that the information of the clustering method can help us to have a better prediction by using the right features for prediction method.
در این رساله به مطالعه و تحلیل داده‌های سرعت خیابان‌ها و بزرگراه‌ها می‌پردازیم. با تلفیق علم فیزیک و مهندسی حمل و نقل، سعی در استخراج اطلاعات از داده‌های سرعت، چگالی و یا تردد داریم. استفاده از روش‌هایی هم‌چون خوشه‌بندی‌ روش کی-مین [1] و با کمک تحلیل‌های آماری مانند طول مارکوف و معادلات فوکر-پلانک توانستیم نمودار فاز را برای داده‌های سرعت بزرگراهی ترسیم کنیم و نشان دهیم برای بزرگراه‌های مورد بررسی نظریه سه فازی بهتر از نظریه دو فازی عمل می‌کند. همچنین مرز بین فازها را بدست آوردیم. در ادامه با رسم نمودار فاز درکی از اتفاقات رخ داده شده در ترافیک بدست آوردیم. این درک کمک کرد تا بتوانیم با استفاده از روش‌ آنتروپی اطلاعات شانون موقعیت و فاز لحظه‌ای بزرگراه را تحلیل کنیم. این تحلیل به کمک ما برای داشتن پیش‌بینی بهتر می‌آید. در ادامه برای داشتن درکی عمیق‌تر از مدل‌سازی کمک گرفتیم. روش بسیار ساده اما پرقدرت دینامیک فرآیند دیگرگریز کاملا نامتقارن [2] را از فیزیک بهره گرفتیم و در مدل‌سازی حمل و نقل استفاده کردیم. در درجه اول نشان دادیم این مدل رفتارهای اولیه ترافیکی را درست و به‌جا نشان‌ می‌دهد. سپس این مدل کمک کرد تا درک بهتری از وقایع در فاز ترافیک سنگین داشته باشیم و نشان داد در فاز ترافیک سنگین چندین حالت پایدار داریم و علت مشاهده داده‌های پراکنده در این فاز وجود تعداد زیاد فاز پایدار است. پدیده‌ی پسماند را واضح کرد و منشا آن را نه تنها در ساختار بزرگراه (شبکه)، که در نرخ جریان ورودی و خروجی نشان داد. این روش مدل‌سازی نشان داد که منشا اصلی پدیده پسماند وجود تعداد زیاد فاز پایدار است که با وجود هر تغییر کوچکی در نرخ ورود یا خروج، مسیر رفت را از مسیر برگشت، بر اساس فازهای پایدار، جدا می‌کند. در قدم بعدی بر روی تحلیل داده‌های یک منطقه شهری متشکل از ?? خیابان کار کردیم. با استفاده از تعاریف انتقال اطلاعات، ارتباط بین خیابان‌ها را بدست آوردیم و بدست آوردیم که زمان بهینه برای جریان بیشترین میزان انتقال اطلاعات بین دو خیابان چه میزان است. در ادامه، نشان دادیم با استفاده از این روش می‌توان خیابان‌ها را خوشه‌بندی کرد. بدین‌سان که خیابان‌هایی که تبادل اطلاعات دارند در یک خوشه قرار می‌گیرند. نشان دادیم خوشه‌بندی باعث افزایش دقت در پیش‌بینی می‌شود. این امر باعث می‌شود با دقت بالاتری بتوانیم داده‌های خراب یا گم‌شده را بازسازی کنیم. همچنین کمک می‌کند اطلاعات از خیابان‌هایی که داده‌ای از آن‌ها در دست نیست را شبیه‌سازی یا به عنوانی پیش‌بینی کنیم. [1] K-mean [2] Totally Asymmetric Simple Exclusion Process (TASEP)

ارتقاء امنیت وب با وف بومی