基于神经网络算法的高速公路基本路段线圈检测器布设间距研究

为研究高速公路交通事件检测算法及线圈检测器布设间距,设计了高速公路基本路段的人工神经网络事件检测算法,并研究基本路段检测器布设间距在200～700m不同情况下的事件检测效果。利用VISSIM4.2软件仿真获得数据,并在Matlab人工神经网络工具箱中计算,验证了所设计事件检测算法的有效性,得出基本路段线圈检测器的合理布设间距。     

基于DSRC与点检测器数据融合的实时交通状态表达方法

为了更好地实时估计和预测高速公路的交通运行状态,提升出行信息服务水平,基于高速公路网现有的DSRC检测器数据和点检测器数据,构建了一种基于卡尔曼滤波的实时数据融合方法。首先,在DSRC数据分析的基础上,提出了DSRC数据预处理的方法,包括检测器间距的计算,异常数据剔除,数据匹配方法等;其次,结合DSRC数据及点检测器的数据特征,给出路段的划分方法,在此基础上,构建了基于卡尔曼滤波的实时DSRC数据与点检测器数据的融合模型;最后,通过北京某高速公路上实测的DSRC数据与微波数据对提出的数据融合模型进行了验证。研究结果表明,DSRC数据和点检测器数据实时融合后的结果能更准确地表征子路段实时的交通运行状态,提高了DSRC数据空间表达的实时性,改进了点检测器数据的局部有效性的特点。     

双车道高速公路追尾事故实时预测模型

现有的高速公路实时事故预测模型对高速公路信息化采集设备的布设密度和采集的数据粒度要求很高,在低信息化的高速公路管理工作上难以得到应用.结合国内高速公路信息化现状,使用单个检测器所采集的数据,对高速公路追尾事故实时风险进行研究.基于江苏省扬州市启扬高速公路上布设的超声波交通流检测器所采集的交通流数据,采用配对案例对照方法和二元逻辑回归,建立了双车道高速公路追尾事故实时预测模型.对事故前5~20 min的交通流数据分别构建流量时空矩阵、速度时空矩阵、平均车头间距时空矩阵,通过引入矩阵特征值简化建模过程并避免了指标间的相关性过高问题.模型总体精度85.7%,事故预测精度33.3%,误报率低于2%,相比已有模型总体预测精度较高,误报率较低,表明了该方法应用于追尾事故实时预测领域的可行性和有效性.      

网络化条件下高速公路服务设施设置布局研究

对网络化条件下高速公路中服务设施布局问题进行了综合研究.首先分析了高速公路网络与孤立路段的本质差别在于枢纽节点的存在,进而对单独枢纽互通、枢纽互通相邻、线状排列、环状排列等各种情况,分别详细分析了相应路段的服务设施设置布局问题,总结了各种情况下服务设施合理布局的原则和方法.此后,针对服务设施布设间距的合理取值问题进行了专门研究,提出了服务的补给窗口理论,证明了服务设施布设间距与补给窗口之间的紧密联系,并对我国西部地区高速公路在极端情况下的服务设施布设问题进行了讨论.     

非常态下城市道路交通检测器布局优化方法

为了使城市道路上布设的交通检测器能够实时、准确地提供路网动态交通流信息,并最大程度地节约经济成本,通过仿真对交通异常事件下城市道路交通流量和车辆延误进行了估计,并利用模糊聚类分析法、回归分析法和车辆延误估计模型,研究了路网在非常态下的检测器空间位置以及空间密度的布局优化方法;通过一个算例,对提出的检测器布局优化方法进行了验证分析,并得出了算例中检测器布局的优化方案。结果表明:所提出的检测器布局优化方法是可行的。     

基于交通仿真技术的交通流监测设备布设间距研究

交通流监测设备是指能够采集断面交通量、车速、占有率等交通参数的信息采集设备,是公路网运行状态监测体系建设的重要内容和基础。合理确定交通流监测设备布设间距,使其既能满足公路交通运行状态判别、公路交通应急管理等应用需求,同时又能最大限度地节约建设资金,意义重大。在总结分析交通流监测设备布设实践及研究现状的基础上,提出"依托交通仿真技术和公路交通运行状态判别模型,对不同布设间距条件下的交通异常状态检测过程进行仿真实验,输出交通异常状态平均检测时间作为评价指标"的研究思路,并就交通仿真平台比选、交通运行状态判别模型以及仿真条件设置等3个关键问题进行了论述。最后,通过对高速公路、一级公路和二级公路基本路段上,12种交通流监测设备布设间距条件进行仿真模拟,形成3种技术等级道路上设备布设间距与平均检测时间的对照表,为公路交通管理部门进行交通流监测设备布设提供决策参考。     

基于事件检测效益的高速公路交通检测器布设方案研究

高速公路交通检测器合理布设有利于准确、快速地检测和确认交通事件发生的时间、地点及性质,进而提高高速公路管控效率.运用一种基于偏差阈值的交通事件检测算法,选取了200 m、400 m和600m等3种交通检测器布设间距,利用VISSIM仿真软件,以济青高速公路济德段为例进行验证性仿真;通过分析有无事件情况下交通参数的变化趋势,确定高速公路检测器最优布设间距,为高速公路监测系统建设提供理论依据.     

基于影响系数的高速公路行车风险评估模型

为提高高速公路行车风险评估的客观性,减少已有评价方法在指标聚合权重确定过程中的主观因素影响,准确反映高速公路和环境风险状况,针对已有评价方法在指标聚合过程中的主观任意性,提出基于影响系数确定评价指标的权重,对评价指标进行聚合,并以此建立高速公路不同状态下的行车风险评估模型。首先分析自由行驶稳定安全条件、换车道行驶状态和跟车行驶状态的车辆碰撞限制安全条件,在此基础上,利用安全条件提出风险评估基本指标及不同状态下的车辆行驶风险函数。通过相同比例的指标增量计算风险增量,利用风险函数及风险增量计算各个指标的影响系数,运用影响系数确定风险评估指标的聚合权重,从而建立高速公路不同行驶状态风险评估模型,最后提出高速公路行车风险等级划分标准。利用模型对陕西定汉线宝鸡至坪坎高速公路某长陡纵坡路段的不同行驶状态风险进行计算,确定行车风险等级,筛选出不同行驶状态下的高风险路段,通过对比验证。结果表明,运用评估模型确定的1个换车道高风险路段和2个跟车行驶高风险路段与利用现行的《公路项目安全性评价规范》确定的高风险路段一致。该模型对于高速公路行车风险的有效识别及划分,可以为高速公路交通安全管理提供有效的决策支持。     

雨天环境下高速公路可变限速控制方法研究

降雨对高速公路交通安全和通行效率具有一定的负面影响.运用可变限速控制技术,根据高速公路实时交通流状态和降雨强度,对各路段限速值进行动态优化和调整,减小降雨带来的不利影响.阐述了雨天可变限速控制系统的总体方案,分析了降雨对能见度和路面摩擦系数的影响,建立了雨天环境下高速公路安全车速计算模型;在宏观动态交通流模型METANET基础上,提出了适用于雨天可变限速控制条件的改进模型,并以控制周期内所有车辆总行驶里程最大为目标,建立了雨天可变限速控制优化模型.利用Matlab软件仿真实验,结果表明,与固定限速方式相比,本文建立的可变限速控制方法可提高雨天环境下高速公路车辆运行速度,并降低各路段车速差,保障雨天环境下高速公路安全高效运行.     

考虑展宽段的路段排队长度检测算法

为了实时估计路段车辆排队长度,利用铺设在路段上的检测器,提出了一种车辆排队估计方法,对车辆排队进行实时跟踪。该方法考虑了一般的道路拓扑结构,路段排队的演化过程分为四个阶段：初始排队阶段、排队蔓延阶段、排队上溯阶段和堵塞路段阶段,不同阶段的排队利用不同的信息,通过不同的模型进行推算,通过实地调查验证,可以高效实时追踪路段排队的演化。     

分洪区内修建高速公路的防洪安全影响分析

针对穿越分洪区的高速公路建设问题，利用分洪区平面二维洪水演进数学模型，对分洪区内高速公路工程修建前后的分蓄洪过程进行了数值模拟。通过对分洪流量、分洪历时、水位过程、流速过程、堤防近岸流速等分洪要素的计算结果分析，提出在分洪区内修建高速公路时应着重考虑分洪时公路边坡的稳定性和抗渗性、防排水系统的完善以及高架桥桥孔的布设等，最大限度地保证公路自身的防洪安全；同时也应从保证防洪建筑物（堤防、安全区）的安全、防洪通道的畅通等角度出发，进一步优化公路设计，最大程度地降低工程对防洪设施的不利影响。     

高速公路平纵线形与事故率的关系及其安全性评价

通过分析高速公路平纵线形指标与事故率的关系,引入线形影响因子,提出了基于线形影响因子的高速公路基本路段安全评价方法。首先,应用回归分析的方法,确定了平曲线半径、平曲线偏角、直线段长度、竖曲线半径及纵坡坡度与事故率的关系,在此基础上分析了弯坡组合、平竖曲线组合以及长大坡组合路段上的事故率。进而,结合事故率与线形的关系,以线形影响因子表征几何线形指标对高速公路事故率的影响,据此评价高速公路的行车安全性。案例分析结果表明,基于线形影响因子确定的危险路段与由实际事故率确定的危险路段具有极高的一致性,达到了81%。      

高速公路匝道交通安全的综合评价

高速公路匝道安全问题直接影响整条高速公路乃至区域路网的交通运行效率。为了提高匝道安全性和服务水平,在分析高速公路匝道事故特点和原因的基础上,提出了适用于匝道交通安全的评价指标,并建立了相应的评价体系;采用层次分析法与熵值法相结合的方式确定评价指标的权重,应用模糊评价方法给定综合评价值,同时应用于宁杭高速公路匝道交通安全的综合评价,评价结果与实测数据相吻合。     

基于DTA的OD估计方法的交通检测器优化布置模型研究

论文在探讨了动态交通分配和动态0D估计背景下的交通检测器优化问题的基础上，提出了基于DTA的动态OD估计方法的交通检测器布置原则；从预算，对路网中交通流量信息的覆盖程度，对关键路段的检测、对重复检测器的剔除等方面对路网交通检测方案进行约束，建立了交通检测器优化布置模型；最后将遗传算法用于交通检测器优化布置模型的求解，证明了基于DTA的动态0D估计方法的交通检测器优化布置模型的有效性。论文方法概念清楚、操作简单，是交通检测器优化布置的一种可行方法。     

基于卡尔曼滤波的城市快速路交通密度估计与拥堵识别

针对城市快速路网中只有部分路段检测器可用的情况,为准确地估计交通密度并基于此快速识别路网所有路段的交通拥堵情况,研究了基于宏观交通流模型的卡尔曼滤波器设计方法.结合动态图混杂自动机(DGHA)与元胞传输模型(CTM)对快速路网建模,在此基础上推导出分段仿射线性系统(PWALS)模型.基于所得到的模型设计出切换型卡尔曼滤波器进行交通密度估计,并通过将路段密度估计值与临界拥堵密度进行对比来对快速路网的拥堵进行识别.以京通快速路为例进行实验,结果表明,真实值与估计值的平均绝对误差为MAE=0.625 988,显示了所提方法的有效性.      

高速公路限速策略优化方法与评价模型

为解决限制速度值确定不合理、限速方式不适用以及限速区间长度设置不恰当等问题, 对驾驶人行驶体验以及限速管理可信度的负面影响, 优化了高速公路限速区间最小长度、限制速度值、限速区间划分的确定方法, 进而提出了以安全车速与通行效率为依据的高速公路限速区间优化与评价模型。依据驾驶人视认距离、限速标志设置前置距离和驾驶人心理稳定距离, 标定计算模型中的限速区间最小长度。以行驶速度是否易发生突变为标准, 采用不定长法将不同路段划分为6种组合类型, 建立基于不同组合路段的限速预测模型。采用有序聚类分析法中基于划分和层次的分析方法, 以满足限速区间最小长度和交通延误最小2个方面为目标进行优化限速区间的划分。同时, 选取交通冲突率作为表征交通安全的指标, 选取交通延误时间作为表征交通效率的指标, 建立评价指标模型; 最后通过对比分析优化前后的指标来验证限速区间优化方法的有效性。以某山区高速公路为对象应用VISSIM开展限速优化仿真实验, 结果表明: 优化后安全评价模型参数值比原方案降低了约29.49%, 效率评价模型参数值比原方案提高了约21.90%, 优化后的高速公路整体安全性以及通行效率均得到提高。所提出的高速公路限速区间确定方法以速度突变为基准, 结合路段的属性及指标特点, 能够优化限速区间长度的制定和区间的划分。      

高速公路应急救援能力评价体系

高速公路应急救援能力是影响高速公路行车安全和高速公路服务水平的重要因素之一。以高速公路应急救援能力评价系统建设为目标,根据评价指标选取的原则,确定了21个评价指标,构建了高速公路应急救援能力评价指标体系。邀请10位专家,运用层次分析法,构造了评价指标重要程度的判断矩阵,对判断矩阵进行了一致性检验,计算并确定了各个评价指标的权重。运用模糊综合评价的建模方法,构建了高速公路应急救援能力评价的计算模型,确定了综合隶属度和综合评分的计算方法。以我国某段高速公路为例,对其应急救援能力进行了评价,并对评价结果进行分析。结果证实了文中所建立的评价指标体系及其权值的有效性。这一指标体系及其权值客观反映了该高速公路的实际救援能力水平,为应急救援能力的提升起到了促进作用,操作性强。      

公路隧道安全模糊评价方法

分析了公路隧道安全评价方法,针对公路隧道事故的多发性及其安全的重要性,提出对于公路隧道安全这个复杂的多因素、多变量、多层次的人机系统,运用模糊数学方法进行安全评价,建立评价模型,并运用该模型对运营中的公路隧道进行安全评价,得到了符合实际的安全现状评价结果。