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从高速公路车辆出入口数据中可以直接提取路网中车辆的OD信息,这些信息在一定程度上反映出车辆时空上的运行状态,更可以通过这类数据对高速公路出口流量的趋势做出合理有效地预测.本研究从真实数据出发,对交通路网中车辆OD的稳定性进行了分析,并以此为指导,将所得到的领域知识加入到常规的预测方法中,提出了一套基于OD稳定模式的高速公路出口流量预测方法.主要贡献包括：①提出了信息熵的概念,以刻画高速公路车辆OD的规律性;②提出了基于OD的稳定模式的出口流量预测方法;③在大量真实的数据上进行了实验分析.     

基于ETC电子收费数据的信息提取技术研究

电子不停车收费系统是智能交通应用系统中取得较大发展的子系统. 系统能实时记录车辆的进、出口收费站的时间、地点等数据. 本文以电子不停车收费的交易数据为基础,通过对原始交易数据的分析,确定了数据的处理流程,在此基础上,提出了路段行程速度计算模型,交通流量分布规律分析方法和高速公路站点OD分布、车型比例分布等指标获取方法. 研究以北京市高速公路电子收费数据为例,进行了案例分析. 结果表明,本研究中提出的数据处理和提取技术能较为准确地获取高速公路运营管理中所需的信息,这些信息为高速公路出行者信息服务、高速公路交通运营和规划等提供有效的信息支撑.     

多源数据融合法更新公路通道车流OD矩阵

为了低成本地获取高速公路改扩建时交通运行管理用的更高精度公路通道车流OD矩阵,提出了基于工程预备阶段调查车流OD、互通出入口流量、部分路段流量等多元数据融合法更新分车型车流OD矩阵的新方法．该方法基于线性回归法识别需要调整的OD对,并结合互通与交通小区的映射关系调整OD;再利用χ2检验比较分配得到的路段流量与调查得到的路段流量的一致性,以判断调整后OD的准确性．该方法为提高车流OD的精度实行了双重校核．用该方法对京港澳高速公路（河北段）改扩建区域OD调整校核进行了实例分析,结果表明,在数据来源可靠的情况下,可实现对区域OD的更新和校核．     

呼和浩特市快速路出入口交通管理与控制系统研究

通过研究呼和浩特市快速路网和交通需求的特征,确定了呼和浩特市快速路出入口交通管理控制目标和功能需求。结合国内外成功应用案例,从技术层面出发,应用已经较成熟的控制算法及设备,研究提出了呼和浩特市快速路出入口交通管理控制系统。实践表明该系统可对呼和浩特市交通进行有效管理,提高该市快速路及整个路网的运行效率和服务水平,降低车辆油耗和环境污染。     

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电子不停车收费系统是智能交通应用系统中取得较大发展的子系统. 系统能实时记录车辆的进、出口收费站的时间、地点等数据. 本文以电子不停车收费的交易数据为基础,通过对原始交易数据的分析,确定了数据的处理流程,在此基础上,提出了路段行程速度计算模型,交通流量分布规律分析方法和高速公路站点OD分布、车型比例分布等指标获取方法. 研究以北京市高速公路电子收费数据为例,进行了案例分析. 结果表明,本研究中提出的数据处理和提取技术能较为准确地获取高速公路运营管理中所需的信息,这些信息为高速公路出行者信息服务、高速公路交通运营和规划等提供有效的信息支撑.     

城市快速路系统OD矩阵推算技术研究

城市快速路OD信息是进行快速路交通运营、建设绩效分析的基础,采取恰当方法推算快速路OD矩阵可以减少直接询问OD信息的工作量、避免道路拥堵及其所造成OD信息受到扰动. 本文提出了基于进出匝道交通量和部分路段交通量,以快速路单方向一对相邻进出匝道划分交通小区,应用重力模型与双约束Frator法建立高质量先验OD矩阵,借助TransCAD交通规划软件中的矩阵反推模块进行矩阵推算,多角度检验OD矩阵推算效果的系统方法,并在广州市内环路快速路系统上进行了实例验证. 结果显示,应用本文方法设定先验OD矩阵与推算OD矩阵后,拟合的路段及进出匝道上的分配交通量误差、平均出行距离与日周转量误差均较小. 表明推算OD矩阵具有较高的准确性和可靠性,该方法是适用于快速路交通流分析的一种简便可靠的方法.     

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城市快速路OD信息是进行快速路交通运营、建设绩效分析的基础,采取恰当方法推算快速路OD矩阵可以减少直接询问OD信息的工作量、避免道路拥堵及其所造成OD信息受到扰动. 本文提出了基于进出匝道交通量和部分路段交通量,以快速路单方向一对相邻进出匝道划分交通小区,应用重力模型与双约束Frator法建立高质量先验OD矩阵,借助TransCAD交通规划软件中的矩阵反推模块进行矩阵推算,多角度检验OD矩阵推算效果的系统方法,并在广州市内环路快速路系统上进行了实例验证. 结果显示,应用本文方法设定先验OD矩阵与推算OD矩阵后,拟合的路段及进出匝道上的分配交通量误差、平均出行距离与日周转量误差均较小. 表明推算OD矩阵具有较高的准确性和可靠性,该方法是适用于快速路交通流分析的一种简便可靠的方法.     

Design and Simulation of an Optimal Control System on Freeway Based OD Prediction Information

According to the information of real-time Origin-Destination (OD) prediction, based on the hierarchy idea, a novel hierarchical optimal control system of a freeway is proposed. There are three control layers in this control architecture: The network load assignment layer predicts, in advance, the total traffic demands for a long time, and makes the upper bound of the future queue length. The area-wide optimal control layer predicts the future traffic state and builds harmonious restrictions for each ramp. The local feedback control layer adjusts the model parameters according to the real-time traffic conditions, and the results are optimized by the area-wide optimal control layer. The simulation results show that the control system has a good dynamic performance. It harmonizes the benefits of every ramp and optimizes the whole performance of the freeway network.     

城市快速路分层分布式优化控制方法研究

针对城市快速路控制系统对实时道路交通状况不能及时、有效地响应问题,利用时变的交通状态估计与OD矩阵预测信息,基于智能交通控制及分层分布式思想,提出一个新颖的城市快速路匝道控制方法. 采用基于多项式趋势模型的滤波方法对路段总的交通需求进行估计与预测,提前确定道路将来排队长度的上界;对快速路网未来的交通状态进行预测,基于全局最优的思想,提前为路网中各个匝道建立协调约束,为匝道调节率的制定提供依据. 仿真结果表明,分层分布式的快速路控制系统通过协调各个匝道之间的利益,能够有效缓解高峰出行时的拥堵现象,对实现城市快速路网整体性能优化具有现实意义.     

高速公路合理限速对策研究

车速与其离散性和事故数、事故严重度以及交通拥挤性密切相关。合理的速度限制可以降低交通事故数和事故严重度,提高道路的运输效率。基于对高速公路运营阶段交通流量的构成及增长分析,提出新建高速公路和非新建高速公路应采取的不同限速策略,并分别给出合理的车速限制建议值,有利于制定合理的高速公路限速对策。     

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根据时变的OD预测信息,基于分层递阶的思想,建立了一个新颖的高速公路优化控制系统。控制结构分为三层：网络负荷分配层对长时期内总的交通需求进行预测,提前确定将来排队长度的上界;全局最优控制层预测未来的交通状态,为路网中的各个匝道建立协调约束;局部反馈控制层根据实测的交通条件及全局最优控制层的寻优结果决定匝道调节率。仿真结果表明,控制系统具有良好的动态性能,协调了各个匝道之间的利益,实现了高速路网整体性能的优化。     

基于离散时间序列OD量的动态交通分配方法

为了更确切地描述离散时间动态交通分配问题中各离散时段分配时的路网阻抗特性、更合理地反映各时段分配过程中出行者的出行行为,提出了一种基于消散周期OD量和差额OD量、分阶段分配的梯阶分配思想,它考虑了各离散时段分配前路网既有剩留交通量对后继离散时段OD用户出行选择的影响,更符合实际. 通过融合相继平均法,设计了梯阶分配算法,并据此对数据结构做了适应性补充. 示例路网下新算法与相继平均算法的数值模拟结果表明,新算法分配结果能够更为客观真实地反映现实交通中的动态现象,仿真度更高.
最后给出了梯阶分配思想在现实中的应用.     

考虑驾驶员预测特性的带有上匝道的宏观交通流模型

高速公路入口匝道车流对高速公路主路车流存在较大影响，在未来车联网环境下，驾驶员能够获取更为丰富的交通信息，并对下一时段的交通状态做出预判.本文提出考虑有驾驶员预测特性的带有匝道的新格点流体动力学模型.基于线性稳定性分析方法，得到关于新格点模型的中性稳定性条件；在非线性稳定性分析中，采用还原扰动法推导模型在临界点附近的mKdV(modified Korteweg de Vries)方程，求解方程所得的扭结-反扭结孤立波，可以用于描述交通密度波在中性稳定曲线附近的传播机制.最后，基于仿真算例验证匝道交通流率和驾驶员预测时间对交通流稳定性的重要影响.     

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提出考虑信息接收程度的Ｌogit型随机交通分配方法,来计算道路指引信息发布下路网交通的重新分配.出行者被划分成两类,一类根据信息的指引出行,另一类则以Logit型的随机方式进行路径选择;利用道路指引信息的市场占有率的概念,给出这两种出行行为共存下的网络加载算法,并运用逐次平均法实现了拥挤网络中的交通分配.数值试验结果表明,发布良好的道路指引信息有助于提高路网运行效率;对拥挤网络中的给定OD,存在一个最佳的占有率,并随着交通需求的增加而增加;在合理的占有率下,增加信息指引路段可有效降低路网运行时间.     

小学生上下学出行特征分析与管理策略

小学生上下学交通是城市居民出行的重要组成部分,由于家长接送学生时私人小汽车的停放以及机非混合,严重影响了学校门口的交通运行。以小学生上下学出行为研究对象,结合某小学的分层抽样OD调查数据,研究小学生上下学出行方式,并与美国小学生的出行方式进行对比;采集学校所在路段的交通量,绘制12 h交通量时变曲线,与无学校影响的、类似路段的交通量时变曲线进行对比,揭示学校所在路段交通量波动特征和上下学出行结构特征。在出行结构分析和交通量分析基础上,从出行结构和供需关系两方面提出改善小学生上下学交通的管理策略。     

基于粗糙集和遗传算法的道路交通事故分析

通过对道路交通事故的原因分析,确定了造成道路交通事故的影响因素.研究了利用粗糙集理论从交通事故历史数据中提取有效信息的方法,并给出了基于遗传算法的道路交通事故决策表属性约简算法,得出了道路交通事故决策规则表.计算结果表明:文中所建数学模型科学合理,算法高效可行.为建立道路交通事故智能分析系统提供了一个有效的方法.     

基于强化学习的汇流瓶颈区可变限速策略研究

为提高高速公路汇流瓶颈区的通行效率,本文结合强化学习无需建立模型,具有智能学习的特点,对瓶颈区的可变限速策略进行了优化,首次提出了基于Q学习算法的可变限速控制策略.策略以最大化系统总流出车辆数为目标,通过遍历交通流状态集合,尝试不同限速值序列进行自适应学习.以真实路段交通流数据搭建了元胞传输模型仿真平台,通过将其与无控制和基于反馈控制的可变限速策略进行对比,对Q学习策略的控制效果进行评价.通行时间的降低和交通参数的变化表明,强化学习控制策略在提高汇流瓶颈区通行效率和改善交通流运行状况方面具有优越性.     

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为提高高速公路汇流瓶颈区的通行效率,本文结合强化学习无需建立模型,具有智能学习的特点,对瓶颈区的可变限速策略进行了优化,首次提出了基于Q学习算法的可变限速控制策略。策略以最大化系统总流出车辆数为目标,通过遍历交通流状态集合,尝试不同限速值序列进行自适应学习。以真实路段交通流数据搭建了元胞传输模型仿真平台,通过将其与无控制和基于反馈控制的可变限速策略进行对比,对Q学习策略的控制效果进行评价。通行时间的降低和交通参数的变化表明,强化学习控制策略在提高汇流瓶颈区通行效率和改善交通流运行状况方面具有优越性。     

移动式区间交通量信息采集与分析

为解决现行交通量调查方法存在的诸多问题,更准确、有效地获取区间交通量信息,特研发了＂移动式区间交通量信息采集与分析＂系统。此系统由前端和后台两部分组成：前端负责车辆信息的获取,后台负责数据的分析并形成报表。前端设备由蓄电池供电,受环境制约因素少,可以大规模的使用。本套系统还适用于超速监控、智能卡口、OD调查等场合,具有很好的推广应用前景。     

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随着城市汽车保有量的不断增加,交通拥堵日益频繁;匝道控制是通过调节入口匝道车辆数,来缓解快速路匝道交汇处拥堵的有效方法.本文同时考虑快速路和入口匝道上的实时密度设计了匝道控制优化算法,该算法旨在控制快速路密度接近其最优值,同时减少匝道上的排队数;通过PARAMICS仿真软件对算法进行验证,并与ALINEA、Demand Capacity算法进行了比较,仿真模拟统计了快速路交通流密度、匝道排队数、总车辆行程时间以及下游流量数据.分析结果显示,实时密度控制算法是有效的,能够维持干线最大流量,保持路网交通条件的动态平衡,并且尽可能地减少排队长度.