УДК: 656.1
https://doi.org/10.25198/2077-7175-2022-4-88
ПРИМЕНЕНИЕ ВЕЙВЛЕТ-АНАЛИЗА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА
М. Г. Бояршинов1, А. С. Вавилин2, Е. В. Васькина3
1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет / Пермский военный институт войск национальной гвардии Российской Федерации, Пермь, Россия
e-mail: mgboyarshinov@pstu.ru
2 Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
e-mail: vavilin@tbdd.ru
3 Пермская дирекция дорожного движения, Пермь, Россия
e-mail: evvaskina@yandex.ru
Аннотация. Актуальность работы обусловлена специфическими свойствами вейвлет-анализа, позволяющими выявлять не только амплитудно-масштабные (частотные) характеристики рассматриваемого временного ряда, но и эволюцию этих характеристик в течение времени наблюдения. Представляется целесообразным выявить в результате исследования амплитудно-масштабные показатели интенсивности транспортного потока, которые могут оказаться индикаторами возможных проблемных ситуаций (заторы, дорожно-транспортные происшествия, отказы систем фото- и видеофиксации и проч.) и использовать их в дальнейшем при регулировании и управлении движением автомобилей на основе обработки данных о потоках транспорта, поступающих со стационарных комплексов фото- и видеофиксации нарушений правил дорожного движения.
Объектом изучения является участок дороги с интенсивным односторонним движением, оборудованный программно-техническим комплексом, позволяющим измерять характеристики потока автомобильного транспорта. Предмет исследования — закономерности изменения суточной интенсивности потока автомобилей.
Цель настоящего исследования состоит в анализе эволюции амплитудно-масштабных показателей, получаемых с помощью вейвлет-анализа, в результате обработки временных рядов интенсивности движения автомобильного транспорта по дороге общего пользования.
Основой теоретико-методического подхода является вейвлет-преобразование функции интенсивности транспортного потока с использованием вейвлетов MHat и Морле. Используемый подход позволит устанавливать соответствие числовых характеристик временных рядов, полученных в результате применения вейвлет-анализа, с эволюцией интенсивности транспортного потока, что является научной новизной выполненного исследования.
В настоящей работе применение процедуры вейвлет-анализа данных программно-технических комплексов фото- и видеонаблюдения, полученных в течение суток, позволило построить зависимости от времени амплитудно-масштабных (частотных) показателей интенсивности движения автомобилей на дороге, связывающей центральный и отдаленные районы города Перми. В результате исследования временных рядов построены распределения вейвлет-образов, скалограмм, скелетонов и скейлограммы суточной интенсивности транспортного потока. Предложено объяснение характерных особенностей полученных зависимостей и их связи с функцией интенсивности потока транспорта.
Практическая значимость заключается в получении амплитудно-масштабных (частотных) характеристик как результата вейвлет-анализа интенсивности потока автомобилей с применением вейвлетов MHat и Морле, что представляет практический интерес с точки зрения прогнозирования движения транспортных средств, управления работой светофорных объектов, мониторинга работы оборудования и проч.
Направление дальнейшего исследования — получение, обработка, анализ и обобщение результатов выполнения амплитудно-масштабного вейвлет-анализа временных рядов интенсивности транспортных потоков на участках улично-дорожной сети с различной интенсивностью движения транспортных средств на примере крупного промышленного города.
Ключевые слова: интенсивность транспортного потока, временной ряд, вейвлет-анализ, вейвлеты MHat и Морле.
Для цитирования: Бояршинов М. Г., Вавилин А. С., Васькина Е. В. Применение вейвлет-анализа для исследования интенсивности транспортного потока // Интеллект. Инновации. Инвестиции. — 2022. — № 4. — С. 88–103, https://doi.org/10.25198/2077-7175-2022-4-88.
