高速公路交通流状态估计方法研究

为了估计高速公路交通流状态,针对中国当前高速公路交通流监测技术和检测数据细度不足的情况,利用高速公路主线断面交通量数据,提出基于出入量法的交通状态估计方法。采集湖南省长益(长沙—益阳)高速公路8个主线交通流检测站实时数据,以5 min为统计间隔,得到5周的交通流量数据;采用出入量法计算各路段区间实时密度,考虑出入口匝道的影响,引入驶入、驶出率β、α修正密度计算方程,绘制流量-密度散点图,得到流量-密度方程。研究结果表明,在中国目前高速公路交通流检测设备安装密度较低、检测数据不完备、检测频率低的情况下,结合采用饱和度和密度两个指标,能较好地对高速公路交通状态进行估计。     

降雨对高速公路交通流特征的影响

为量化分析不同降雨强度对高速公路交通流特征的影响,以海南省东线高速公路交通流和降雨量数据为基础,研究了不同降雨天气下高速公路交通流参数中车速与密度的分布规律,标定了不同降雨气象条件下高速公路速度-密度分布的二阶段Greenshields交通流模型,回归分析得到了降雨强度与能见度对高速公路交通流模型各参数的天气影响系数。结果表明:随着降雨强度增大,该系数对高速公路最大流量和自由流车速的影响越大,与无雨天气相比,小雨、中雨和大雨天气下高速公路最大流量分别下降15.7%、19.1%和32.5%,自由流车速分别下降4.4%、7.3%和10.6%,而交通流模型中临界密度、截距速度受不同降雨的影响趋势并不明显。     

基于PCA和ICA的交通流量数据压缩方法比较研究

针对交通流量数据的特点,分别采用基于主成份分析(PCA)和独立成份分析(ICA)的方法对其进行数据压缩研究和比较。首先,对城市道路和高速公路的交通流统计特性进行分析:发现采样时间的大小不会影响研究结果,而流量离差的统计分布为接近高斯分布的超高斯分布。然后分别采用基于PCA和ICA的方法进行交通流数据的压缩与重构,并对结果进行全面比较。试验结果表明:由于城市道路和高速公路的交通流离差数据均接近高斯分布,因此PCA在数据压缩中的效果较好;而高速公路的交通流数据压缩结果优于城市道路,因为其更加规律和稳定。这一结果反映了交通流波动的随机特征,对于进一步的交通流分析有着重要的意义。     

高速公路短时交通流预测方法对比分析

高速公路短时交通流预测对于高速公路智能管控具有重要意义。通过总结不同文献中关于高速公路短时交通流预测的研究内容，发现了目前高速公路短时交通流预测研究存在的不足，给出了高速公路短时交通流预测的流程，对高速公路短时交通流预测模型进行了分类比较，明确了不同模型的适用场景和优缺点，通过具体案例数据分析比较了KNN模型、SVM模型、LSTM模型的预测精度，研究发现KNN模型的预测精度最高，明确了数据质量和算法精度是交通流预测的关键。本研究可以为高速公路短时交通流预测发展提供借鉴。     

基于SA-RF的公路隧道交通流数据修复模型研究

为保障公路隧道交通流数据完整性,同时为公路隧道运营决策提供稳定数据支撑,采用SA-RF模型预测修补公路隧道交通流数据缺失数据,根据交通流数据缺失模式,分别建立单变量和多变量修复模式,并将两者相结合构建了SA-RF综合修复模型,以预测修补公路隧道交通流数据,同时对比分析了不同修复模型在3%、5%、10%和15%缺失率下的修复效果。实例证明,SA-RF综合修复模型在不同缺失率下均可高精度修复交通流缺失数据,且修复精度均高于同等缺失率的RF、LSTM、均值插补修复方法。     

自动化公路货物运输量统计方法

为了提高中国公路货运统计的真实性和统计效率，利用自动化交调、轴载检测、高速公路计费、联网联控货车以及国家道路货运量专项调查等数据，提出2种自动化公路货运量统计方法。2种方法均采用浮动检测数据与固定检测数据融合的原理，使用浮动车数据获得运输特征，分别使用高速计费数据及自动化交调数据获得运输规模。通过设备检测数据与人工调查数据的嵌套计算，解决分层统计中行业浮动车代表性不足的问题。通过数据的一致性分析，解决不同类型数据车型划分标准不同给数据融合带来的口径不一致问题。与传统方法相比，统计方式由人工统计转变为自动化统计；统计对象由营运性货车扩展为全社会货车；统计口径由按车籍地统计转变为按运输发生地统计；统计周期由月缩短为日。此外，实现了可按车辆类型、道路类型、运输成分及公路线路的精细化统计。以辽宁省路网和G102国道为例，给出区域公路网和公路线路的货运量统计结果。最后，以高速公路为统计对象，与计费数据获得的货运量对比，验证基于交调数据统计方法的准确性。结果显示，交调融合法的货运量统计误差为11.5%。对比2种方法，交调融合法具有更广泛的适用性和更高的灵活性，为中国公路运输统计现代化发展提供了技术方法，同时探索了利用设备检测数据和人工调查数据嵌套分析解决工程问题的方法。     

高速公路交通流数据检测技术

结合应用实践,介绍了现代交通流检测技术——视频检测技术、磁映像技术、橡胶气压管传感器技术和远程微波传感器技术的工作原理及在高速公路交通流检测中的应用,对每种检测设备的适用条件、安装要求进行了详细论述。并以MetroCount 5600车辆分型统计系统的Traffic Executive交通量管理软件为例,对高速公路的交通流参数关系进行分析。实践证明,以上4种检测技术能为高速公路交通流特性研究提供所有交通流参数,为高速公路交通流特性研究提供有力的数据支持。     

城市快速路与高速公路交通流特性的对比分析

基于对我国城市快速路实测数据,对比了快速路交通流模型以及流量在不同车道分布与高速公路交通流特性的异同,结论表明,当前我国城市快速路的交通流特性与国外高速公路的交通流特性有些是相似的,有些则存在较大的差异。     

高速公路交通流中等密度区的可变速度和入口匝道联合控制

本文在已建立的高速公路交通流宏观、动态、确定性模型的基础上，结合交通流中等密度区（15≤P≤Pcrit辆／公里／车道）流量大、车速高且存在潜在不稳定等特点，提出了高速公路交通流中等密度区的主线可变速度控制和入口匝道局部积分反馈联合控制策略，最后利用计算机仿真对控制效果了验证，结果表明，采用主线可变速度控制和入口匝道联合控制策略可以消除某些阻塞。     

基于核密度估计的交通流速度分布

针对高速公路交通流速度分布特征,选取高斯核函数进行核密度估计分布分析。首先,采用独立分布和联合分布筛选微波检测器采集数据,并对故障数据和丢失数据采用加权平均值法进行修复。然后,在对交通流速度数据样本描述性统计和K-S检验不服从正态分布结果的基础上,采用均方误差(MSE)和启发法确定最优窗宽,并用拟合检验法对核密度估计分布进行拟合检验。结果表明,核密度估计法可以较好的拟合交通流速度的概率分布。