基于高速公路收费系统的车辆全路径贝叶斯推断匹配技术研究

利用高速公路通行费收费系统监测数据,针对现行高速公路通行费分省联网的收费数据无法真实反映跨省车辆完整行驶路径的问题,引入了车牌串接贝叶斯推断匹配技术。通过对现有收费系统主要指标数据可利用性和逻辑关联性分析,最终选择了通行时间、车种、车辆轴数、车货总重等属性指标作为匹配推断的参考指标,设计了匹配方法和具体流程,对现行高速公路通行费收费系统中跨省通行车辆的完整行驶路径进行了车牌匹配和全路径模拟还原。并选择了2个典型省界收费站进行了实证分析,测算结果表明利用推荐的匹配算法可以把货运车车辆的匹配度提高20个百分点。     

基于出站时间的高速公路收费站车辆排队检测

目前,对高速公路收费站进行服务评价的数据主要依靠人工现场调查或使用专用检测设备来获取,在人力、资金方面消耗较大。而收费站的海量收费数据则可通过自动调查直接获得,充分利用这些收费数据资源可以获得很好的经济价值。分析了目前国内在公路收费站排队研究方面的局限性和不足。基于高速公路收费站的实际数据,研究分析了排队情况下同车道相邻车辆的出站时间规律,对收费站的车辆排队检测算法,以及车辆队长、排队逗留时间、服务时间等指标的量化计算进行了方法设计。以陕西省富平、韩城和芝川收费站的收费数据进行了实例计算,并与 M/G/1模型的计算结果以及调研数据进行对比,分析其绝对误差,对比结果表明平均服务时间的绝对误差不超过3 s;除韩城收费站105车道外,平均队长的绝对误差不超过1辆;除富平收费站101车道外,平均逗留时间的绝对误差不超过10 s。验证了算法的有效性与普适性。      

高速公路出入口收费车道数研究

根据收费站交通流特征、通行能力、收费方式、服务水平等,找出适合高速公路出入口收费车道数的计算方法,为今后高速公路收费设施规模的确定提供技术支持.根据2007年山东省高速公路的出人口交通流量数据,采用排队论分析收费站车流量,对收费站交通流分布特征、收费方式、收费时间、收费车辆延误、最大通行能力和服务水平等进行分析.根据实际数据与预测结果相对照,预测结果能够满足高速公路收费站的需求.山东省部分高速公路收费设施的改扩建已经采用了本研究结论.     

高速路网不停车收费车道优化布设方法

合理设置高速公路收费站ETC (Electronic Toll Collection)车道数量，对高速公路通行效率至关重要。针对目前路网中ETC与MTC (Manual Toll Collection)车辆混行的情况，考虑ETC的普及率，结合多用户路网均衡模型和排队论方法，建立基于双层规划模型的高速路网ETC车道优化布设方法。上层模型以车辆总通行时间最小为目标，优化设置进出收费站的ETC车道数量；下层模型为多用户路网均衡模型，反映ETC和MTC车辆的路径和收费车道选择行为。下层模型通过设计收费站的等价拓扑结构，表征收费站的车道使用规则及车辆的收费车道选择行为，并采用排队论方法估计ETC和MTC车道的收费排队时间。根据模型的特点设计了基于主动集的启发式算法，利用参数二进制与拉格朗日函数法确定迭代下降方向，解决了下降方向与步长难以计算的问题；通过内嵌优化函数的方式，保证在主动集转化过程中上层约束均不会失效，且避免了迭代过程中的模型解退化问题。基于上海市绕城高速进行实证分析，结果表明：随着ETC普及率的提升，收费排队时长按照负指数趋势下降；与按比例布设ETC车道的方法相比，所提方法最高可降低57.4%的收费排队时间，且该方法可以避免ETC车道布设过多对于MTC车道通行能力挤压造成的负面效果。研究成果可以有效指导高速路网ETC车道的布设，提高路网通行效率。     

冗余轴型识别技术在酉沿高速公路重庆段整车计重收费系统中的应用

自货车实行高速公路计重收费以来,车辆计重收费主要依据车辆轴型、自身重量以及行驶路程等因素。在动态称重技术日益成熟的今天,传统轮轴识别技术存在传感器容易损坏、整个系统装置故障率高且安装铺设困难等问题,而冗余轮轴识别技术则可有效解决上述问题,且可有效降低货车计重收费过程中的纠纷,提高收费站通行效率。介绍冗余轮轴识别技术配合整车式动态计重系统在酉沿高速公路重庆段收费站的应用,对冗余轮轴识别技术的可靠性和先进性进行有效验证。     

基于节能减排的高速公路收费站处拥挤车流控制技术

针对高速公路收费站交通拥堵时车辆长时怠速且频繁启动导致油耗急剧增加的问题,提出了收费站拥堵车流交通控制系统.该系统通过设置车辆感应器防止收费亭空闲,利用车流控制灯将拥挤缓行的车流变为分批放行车流,综合考虑排队长度、收费通道数、收费广场长度、主线车道数、收费时间等因素,以排队系统中车辆油耗最低为目标,建立了车辆感应器和信号灯位置及信号灯时长等参数优化模型,从而实现了不增加车辆通行时间同时减少车辆怠速时间和停车次数的目的.最后结合实例,运用交通模拟技术对该控制系统效果进行了验证.结果表明:当收费站排队长度为2 000 m时,采用该控制系统可使车辆通过收费站的油耗降低90％.     

河南省高速公路货车通行精细化收费政策研究

在分析河南省高速公路货车运行情况和现有货车通行计费标准的基础上,通过分析高速公路上货车行驶时长分布,分析了河南省高速公路上货车收费适宜的优惠时长和优惠时段;通过货车在普通公路和高速公路上运输成本的分析,提出了基于高速公路通行能力的错时收费费率及可实施错时收费的路段。     

基于节能减排的高速公路流水作业式收费系统

为了提高高速公路收费站的通行能力,减少车辆在收费站的启停次数和排队时间,降低油耗和污染,实现节能减排的目的;通过实地调查分析收费过程和影响因素,优化了收费站的纵断面设计,采用流水作业的方式进行收费,从而提高收费站的效率。确定纵坡坡度、坡长、服务器间隔等设置的要求,并建立收费站车辆的油耗、时间模型,得出排队长度越长,降低延误和油耗的效果越明显的结论。研究表明:当排队长度为50辆小客车时,车辆通过收费站的总延误可降低58.4%,总排污量可降低74%。流水作业收费模式高效、节能环保,该模式为高速公路自动收费系统的研究提供了新的思路。     

基于先验知识的高速公路逃费车辆跟踪算法研究

由于目前部分货车在采用记重收费的高速公路收费站前无序倒车,对高速公路收费站秩序造成较大影响,如何对此类现象进行采证,从而便于处罚和管理,成为一个突出问题.在分析车辆先验知识的基础上,对车辆模型进行了参数化提取,设计了一种基于先验知识的车辆跟踪算法,该算法通过一定的先验知识对车辆目标进行建模,然后在实时的图像序列中通过模型匹配的方法来对车辆进行跟踪,并实时对模型进行连续不断的更新去实现对车辆的匹配跟踪.本文也给出了算法的实现过程,而且对算法进行了实际验证.通过实际试验结果表明,该算法很好的解决了环境中的干扰问题,对收费站前无序行驶车辆的取证提供了良好的技术解决方案,而且本算法对于车辆的遮挡问题也有一定的适应性.     

基于仿真的高速公路混合收费站通行能力确定方法

高速公路收费站通行能力直接决定了高速公路的通行能力,在总体上制约着公路的交通运行状况。随着电子收费系统(ETC)技术的推广和应用,大量人工收费车道和ETC收费车道并存的混合收费站随之出现,合理地确定混合收费站通行能力是收费系统设计的重要问题。分析了高速公路混合收费站中人工收费和ETC收费的交通流特性,结合现场实际调查数据标定参数并建立了VISSIM仿真模型,获得了收费站人工收费车道和ETC收费车道数在不同比例的情况下收费站的综合通行能力,并给出了收费站通行能力最优时,ETC交通量占总交通量的最佳比例。此外,研究还进行了收费站综合服务能力仿真研究,给出了在输入交通量一定的情况下,ETC交通量分别占10%、30%、50%的情况下收费站的服务能力。研究为混合收费站的合理通行能力确定,以及ETC车道开设方法提供了重要的参考。     

隧道与互通出口小净距路段换道可靠性研究

为分析高速公路隧道与互通出口小净距路段在不同交通流状况下的车辆驶出概率,提出了基于交通仿真的安全换道概率模型。首先,采用VISSIM标定仿真模型并进行正交试验,获取小净距路段在不同净距长度、交通量、驶出比例、大型车比例下的交通数据,在此基础上确定瞬时交通流密度及相应车流平均速度的计算方法,构建相应的分布模型,通过K均值聚类算法研究不同速度下的瞬时交通流密度大小和出现概率;同时引入可靠度方法并利用微分法来构建车辆安全换道概率模型,综合考虑车速、车流密度、目标车道临界可插入间隙等因素的不确定性,应用蒙特卡罗仿真法搭建求解概率模型的算法,并通过MATLAB对模型进行求解;针对分流车初始位置的不同,分别得到了不同交通量、大型车比例、净距长度下的换道驶出成功率,进而研究不同交通流状况组合下的净距长度。结果表明：交通量、大型车比例、净距长度对净距路段内侧车道车辆换道驶出成功率有显著性影响,研究结果可为规范的进一步完善提供参考。     

基于数据降维与聚类的车联网数据分析应用

智能网联背景下的车联网数据分析与应用对提升交通智能化有重要影响。为了加快交通智能化进程,文章对车联网数据应用过程中存在的数据冗余问题进行研究。以采集的车联网数据为研究对象,驾驶行为特点分类辨识为研究目标。采用相关分析与主成分分析方法对数据进行冗余筛选与降维,使用k-means聚类算法对驾驶行为特点进行分类辨识。研究结果表明,使用数据降维的方法可以降低车联网数据的相关冗余性,驾驶行为特点分类辨识结果表明其特点可分为三类驾驶行为。研究提升了车联网数据的应用价值,也为交通智能化提供了相关的支持。     

快速路交通流时间序列聚类预测方法与模型

针对快速路路段日交通流曲线的相似特性,提出根据天气好、坏,工作日、非工作日作为特性向量,设计一种时间序列聚类算法对不同时间尺度下快速路交通流进行预测.结果显示:此聚类算法与预测模型充分利用了历史数据,30 min时间尺度下预测精度较高,平均绝对相对误差最低为3.34%.     

公交车停靠对交通流的影响

常规公交和社会车辆混行将在我国城市中长期存在,因此分析常规公交停靠对交通流的影响很有必要。该文讨论了公交车停靠对交通流的影响,提出了在低密度和高密度两种情形下不同的交通流延误模型,结果可用于量化公交车在车站停靠对其他车辆的影响程度。     

基于仿真的G6回龙观收费站周边交通优化研究

大城市周边高速公路收费站是连接主辅路交通的瓶颈处,在分析收费站通行效率模型后,采用VISSIM仿真软件对G6回龙观收费站周边交通进行研究.首先对收费站交通属性参数进行标定,进而利用信号灯模拟车辆通过收费站的通行时间,建立适用于大城市周边高速公路收费站交通优化仿真模型.最后结合实测交通状况标定回龙观收费站仿真模型参数,对...     

自适应巡航及协同式巡航对交通流的影响分析

自适应巡航（ACC）和协同式自适应巡航（CACC）等自动驾驶技术正逐渐进入市场,未来一段时间内道路交通流将由人工驾驶车辆与不同等级、不同形式的自动驾驶车辆混合构成。为分析ACC和CACC对交通流的影响,利用实测交通数据NGSim建立人工驾驶车辆跟驰模型,并在综合已有ACC和CACC模型的基础上,提出基于安全间距的自动驾驶跟驰行为模型,进而得出不同ACC,CACC车辆渗透率下交通流的基本图模型。研究结果表明：自动驾驶可以提升交通容量;与ACC车辆比例r_a相比,CACC车辆比例r_c对交通容量的影响更为显著;当r_c>0.5时,饱和流量快速增加,当r_c=1时,饱和流量约为纯人工驾驶时的2倍。进一步,通过仿真考察车辆在车队中的跟驰响应和交通流在瓶颈处的运行情况。研究结果表明：自动驾驶改善了交通流的动态特性,对存在跟驰关系的连续车流来说,自动驾驶使得后车可以更加及时地响应前车的行为,车流会在更短的时间内进入稳态;在交通瓶颈处,自动驾驶降低了拥堵程度,提高了阻塞发生的临界流量。总体来看,自动驾驶对交通流静态和动态性能均有所提升,特别是在协同式自动驾驶场景下,车辆行为更加协调一致,交通流表现出良好的抗扰性,进一步验证了车路协同对自动驾驶的意义。     

基于数据驱动的城市快速路段拥堵状态辨识及诱导对象选择方法

交通诱导实施效果不佳的主要原因之一是具有差异性出行特征的出行者无法接受单一的诱导方案。针对城市快速路高峰时段拥堵问题, 研究了考虑车辆出行特征差异的交通诱导对象精准识别方法, 以保障诱导方案的实施效果。利用高德路况数据提取拥堵路段, 根据拥堵路段与相邻路段交通状态的相关性提出拥堵源路段识别方法; 利用车牌识别数据提取使用快速路车辆的出行特征, 包括快速路出行强度、地面道路出行强度、快速路出发时刻离散度和快速路路径选择多样性; 采用K-means++算法对车辆出行特征进行聚类, 识别出显著影响道路交通状态的出行者, 并为出行者推荐适合其出行特征的错峰或绕行诱导方案。以苏州快速路为例, 研究发现: 针对拥堵源路段的交通诱导能有效改善拥堵路段的交通状态; 类型3车辆(高频出行且易绕行)占单月工作日早高峰所有使用快速路车辆总数的14%, 却占单日早高峰总交通量的51%, 是重点诱导对象; 通过精准识别, 可推荐诱导车辆数占总车辆数的47%。      

基于元胞自动机模型的路侧停车行为对交通流的影响研究

针对路侧停车带来的进出停车位排队延误、低速巡游降低通行效率、过量停车加剧交通负荷等问题,研究了路侧停车对路段动态交通流的影响分析方法。基于视频识别算法,提取路侧停车车辆在驶入车位过程中的运行轨迹和速度波动数据,解析路侧停车过程中的驶入行为特性,并按照行为差异将停车车辆停车全过程细分为进入路段、寻找车位、找到车位、驶入车位、静止停放、驶离车位、汇入路段和错失车位8类状态;分别依据停车车辆和通行车辆的实际驾驶行为,从跟驰特征、速度矫正、换道规则和位置更新等方面对路侧停车元胞自动机模型进行了改进;在选择目标车位时综合考虑了步行至目的地时间和驶入车位耗时2个要素。与常规通行车辆相比,深入分析了停车车辆提前换道和停车完后汇入路段行为对后车的影响。基于实际交通流数据对仿真模型进行参数标定,经验证,模型拟合度为77.6%;仿真分析了在差异化的停车需求强度下,巡游速度对道路通行能力和延误时间的影响规律。结果表明:固定的巡游速度和停车需求强度下,道路延误时间随道路交通量先增加后减少;在低停车需求强度下,巡游速度对道路通行能力影响微弱,在高停车需求强度下,当巡游速度从30 km/h降低至20 km/h,外侧车道饱和流量降低500 veh/h,最高延误时间增加105 s。      

高速公路交通动态数据检测技术应用研究

在分析高速公路各种交通动态数据检测技术特性和精度的基础上,通过现场调研与试验,分析交通检测技术的应用特性,重点研究超声波与微波非接触式检测技术的应用功能;通过建立交通数据采集站,系统地研究基于微波——线圈的组合应用及其数据融合。试验结果表明,非接触式交通检测技术在高速公路动态数据检测中可以使用,但不宜单独使用;应采用多种检测技术,通过多检测技术数据融合的检测精度能够提高10％～20％。     

城市快速路出入口匝道联动控制策略研究

以北京市快速路为研究对象,对分布密集的出入口匝道实施信号联动控制.为减少驶入与驶出车流间的交织冲突,保证快速路主线交通流处于最佳运行状态,提出出入口匝道信号联动控制方法.采用Vissim对提出的控制方法进行模拟验证,结果表明该方法可以提高主线车辆的运行速度,有效缓解交织区的严重冲突现象.