پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

«پیش‌بینی هوشمند جریان ترافیک شهری با استفاده از سیستم‌های تطبیقی عصبی-فازی و تحلیل رفتارهای آشوبناک»

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسنده
دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، آشتیان، ایران
چکیده
پیش‌بینی دقیق جریان ترافیک شهری نقش کلیدی در بهینه‌سازی مدیریت حمل‌ونقل و کاهش تراکم ترافیکی ایفا می‌کند. در این پژوهش، یک مدل هوشمند ترکیبی مبتنی بر سیستم‌های تطبیقی عصبی-فازی (ANFIS) و تحلیل رفتارهای آشوبناک برای پیش‌بینی تغییرات جریان ترافیکی توسعه داده شده است. روش تحقیق شامل جمع‌آوری داده‌های زمانی ترافیک از بلوار فردوسی مشهد، پردازش این داده‌ها با مدل ANFIS، و تحلیل پایداری دینامیکی سیستم با استفاده از نمای لیاپانوف به‌منظور شناسایی ماهیت آشوبناک جریان ترافیک است. نوآوری پژوهش در بهره‌گیری هم‌زمان از مدل‌های یادگیری تطبیقی و تحلیل‌های غیرخطی برای بهبود دقت پیش‌بینی
و استخراج الگوهای پنهان در نوسانات ترافیکی است. نتایج کیفی تحقیق نشان می‌دهند که مدل پیشنهادی در مقایسه با روش‌های کلاسیک (مانند مدل‌های رگرسیونی و ARIMA)، قابلیت بالاتری در شناسایی تغییرات ناگهانی جریان ترافیک داشته و متوسط خطای پیش‌بینی را تا ۲۱ درصد کاهش داده است. این یافته‌ها بیانگر آن است که رویکرد ارائه‌شده می‌تواند به‌عنوان یک ابزار تصمیم‌یار مؤثر در سامانه‌های مدیریت هوشمند ترافیک مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Intelligent Prediction of Urban Traffic Flow Using Adaptive Neuro-Fuzzy Systems and Chaotic Behavior Analysis

نویسنده English

Amir Hossein Sharif Razavian
M.Sc., Grad., Department of Technology and Engineering, Ashtian Branch, Islamic Azad University, Ashtian, Iran.
چکیده English

This study introduces an intelligent model for predicting urban traffic flow using an Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) integrated with chaotic behavior analysis through Lyapunov exponents. The primary objective is to address the challenges of nonlinear and dynamic traffic patterns by accurately modeling and forecasting sudden changes in traffic flow. The ANFIS model leverages the strengths of neural networks and fuzzy logic, providing a robust approach to capturing complex traffic behaviors. Chaotic behavior analysis, facilitated by Lyapunov exponents, enables the identification of critical and sensitive points in traffic systems, enhancing the predictive accuracy.



Real-world traffic data from Ferdowsi Boulevard in Mashhad, Iran, was used for training and testing the model. Data preprocessing included cleaning, normalization, and removal of irrelevant or inconsistent entries. The results demonstrated that the proposed model achieved an average prediction accuracy of 92% and significantly outperformed traditional statistical models such as ARIMA in detecting abrupt changes and chaotic behaviors.



This hybrid approach provides a powerful tool for urban traffic management, particularly in highly congested areas. The findings indicate that combining ANFIS with chaotic behavior analysis is effective for managing traffic flow and reducing congestion in urban environments. This methodology has the potential to be extended to other cities and regions, contributing to improved traffic forecasting and decision-making systems

کلیدواژه‌ها English

Urban Traffic Flow Prediction
Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS)
Chaotic Behavior Analysis
Lyapunov Exponent
Nonlinear Traffic Modeling
-Ahmed, M. S., & Cook, A. R., (1979). Analysis of Freeway Traffic Time-Series Data by Using Box-Jenkins Techniques, Transportation Research Record.
-Haykin, S., (2009). Neural Networks and Learning Machines, Pearson.
-Jang, J.-S. R., ANFIS (1993). Adaptive-Network-Based Fuzzy Inference System, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics.
- Wolf, A. et al., (1985). Determining Lyapunov exponents from a time series, Physica D: Nonlinear Phenomena.
-Zhang, X., Liu, Y., Wang, T., & Xiong, G., (2013). Short-term traffic flow prediction based on hybrid model of ANFIS and optimized SVM, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems.