交通流状态辨识小波算法研究

针对智能交通系统的开发和交通流特性，应用小波多分辨分析理论的Mallat分解算法建立交通流状态辨识方法，利用多种小波系数与交通流参数之问的相应变化规律进行交通突变状态的辨识．交通流状态的突变多与交通事件直接相关，故采用事件和非事件条件下的模拟数据对算法参数进行了标定及离线测试．将算法与几种传统算法分别进行了性能比较，结果表明Mallat分解算法在交通流突变状态实时辨识方面具有很好的性能．     

基于PFV策略的连续型元胞自动机交通流模型

科学合理的微观交通流仿真模型是研究交通控制手段有效性的关键.本文结合一种考虑驾驶员视野内前后多车影响的跟驰策略，建立了连续型元胞自动机交通流模型.仿真实验表明，仿真数据与实测数据有较好的拟合性，仿真得到的 K-Q、K-V和 Q-V图能较好地反映实际道路交通流的失稳现象，所建立的模型具有适应不同场景的兼容性与灵活性，能够作为研究我国实际道路交通流问题的仿真工具.     

基于PFV策略的连续型元胞自动机交通流模型

科学合理的微观交通流仿真模型是研究交通控制手段有效性的关键.本文结合一种考虑驾驶员视野内前后多车影响的跟驰策略，建立了连续型元胞自动机交通流模型.仿真实验表明，仿真数据与实测数据有较好的拟合性，仿真得到的 K-Q、K-V和 Q-V图能较好地反映实际道路交通流的失稳现象，所建立的模型具有适应不同场景的兼容性与灵活性，能够作为研究我国实际道路交通流问题的仿真工具.     

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已有的交通流参数模型无论是基本图还是三相交通流理论都是基于高速公路交通流数据进行研究,由于高速公路和城市快速路具有不可忽视的差异,以高速公路交通流数据为基础建立的交通流参数模型难以符合城市快速路交通流运行的实际情况.本文根据实测的城市快速路交通流数据,采用线性回归分析建立城市快速路速度—占有率模型、交通流率—占有率模型和速度—交通流率模型,应用最小二乘法估计模型参数,并以F和T检验对回归模型及回归系数的显著性进行检验.最后,在建立交通流参数模型、明确交通流参数之间关系的基础上,对城市快速路交通流状态进行了划分.本文建立的交通流参数模型,对交通流短时预测和交通流状态判别具有应用价值.     

基于一维元胞自动机模型的交通流混沌研究

应用交通流一维元胞自动机模型进行仿真试验,研究理论交通流的混沌现象.仿真中选取某一观测点记录车辆到达该点的车头时距,应用非线性分析软件TISEAN计算该车头时距序列的Lyapunov指数谱和Kolmogorov熵.试验结果证明交通流中存在混沌现象.从试验结果分析找出了产生交通流混沌现象的2个因素:车辆密度和车辆减速概率.当车流密度超过某一值时仿真出的交通流会产生混沌现象,而出现混沌的根本原因在于交通流的内在随机性,其中车辆不规则的加速、减速是这种内在随机性的主要因素.     

交通流信息挖掘的非参数概率变点模型研究

交通流状态辨识是智能运输系统(ITS),尤其是其先进的交通管理系统(ATMS)和先进的出行者信息系统(ATIS)研究的一个重要内容.以往算法主要集中在交通流预辨识(即交通流预测)和交通流实时辨识(即事件检测或交通流突变检测)的研究上,而忽略对交通流关键参数量变模式的辨认.依据交通流理论,结合非参数变点统计方法,以在淄博市人民路上采获的拥挤车流数据的研究为例,建立对交通模式量变识别的非线性概率变点模型,对变点存在与否进行假设检验,并对变点(时间)位置的搜索算法作了研究.结合实地数据对本方法进行了标定和检验,验证了本方法的有效性和可行性.     

路网宏观基本图中磁滞现象的产生机理

为尽快将路网宏观基本图理论应用于实际交通管控中,利用车流波动理论从交通流状态演化的角度分析路网宏观基本图中磁滞现象的产生机理。以日本京都市的实际观测数据验证部分结论的可靠性。通过理论研究及案例分析发现:1)路网中低密度、高流量的交通流状态经过拥堵流状态后转化为低密度、低流量的交通流状态是磁滞现象产生的重要原因;2)在相同路网车辆数的条件下,相较形成过程,磁滞环的消除过程会使得路网中产生更多的拥堵路段及拥堵溢出点;3)当路网中存在非拥堵路段可供逐渐增加的车辆选择时,路网宏观基本图有可能在磁滞环形成过程中出现路网车辆数持续增加、但路网总流量保持不变的奇异现象。     

基于机器学习的交通流预测方法综述

通过文献梳理、专家访谈和试验场景构建等方法，分析了道路指定断面和区域路网宏观交通流预测的国内外研究现状和发展趋势，归纳了局部断面交通流预测方法，包括传统机器学习、递归神经网络和混合模型，分析了卷积神经网络、图神经网络和融合多因素网络的特点，阐述了方法的原理、优势、局限性和应用场景，总结了现有场景交通数据集类别，从采样周期与采集方式角度归纳了国内外主流交通数据集。分析结果表明：递归神经网络可以有效获取交通数据的历史规律，但存在梯度爆炸、计算复杂度高、长时预测准确度不佳等问题；图神经网络针对路网拓扑连接关系引入了图结构，在考虑路网和交通流数据的时空相关性上具有明显优势；融合多因素网络充分考虑天气、道路、事故等内外部因素的影响，有效提升了交通流预测的实时性和鲁棒性；由于交通数据采集困难、外部因素影响难以量化、机器学习方法可解释性差等原因，交通流预测方法的改进受到了限制；未来应从交通信息有效挖掘和图卷积方法完善两方面入手，拓宽图结构在交通领域的应用和考虑非常态交通场景，进一步揭示交通数据的内在规律，开发更准确、高效的交通流预测方法，推动交通流预测在工业界的落地应用。     

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分形几何是一门新兴的数学分支，它是一个研究和处理自然与工程中不规则图形的强有力的理论工具本文用分形插值函数的图象来表示随时间变化很强的交通流的曲线.首先，通过测量的交通流量的离散时间一流量坐标数据，用分形插值函数方法模拟交通流整体函数的图像.然后，应用分形插值函数的思想，根据交通流普遍存在统计上的自相似性，提出分形预测方法.最后，对以后的工作进行了展望.     

元胞自动机交通流模型的随机规则

元胞自动机模型是近年刚发展起来的交通流模型,由于其建模简单、易于在电脑上实现及可模拟复杂的非线性交通现象而得到了迅速的发展.本文研究了基于NaSch模型的一维交通流元胞自动机模型,并对模型中随机规则在模拟复杂交通现象中所起的作用进行了分析.通过对NaSch模型和VDR模型的基本图和时空分布图进行分析,得出模型中的随机规则是模拟实际交通流中的很多非线性现象的主要规则.     

高速公路交通事件发生概率的短期预测

通过分析由两个相邻的交通检测器观检测得到的实时交通流数据,建立一个可以估计交通事件发生概率的模型。该模型表明,交通事件发生的概率与稳定交通流中上游交通流密度所占的比例和上游、下游交通流的速度差这两个因素具有较大的相关性。该模型只需要利用基本的交通数据便可估算交通事件的发生概率,在高速公路的管理中有较大的应用价值。     

基于需求理论的旅游交通发展趋势分析

结合目前中国旅游交通发展的实际情况,介绍层次需求的基本理论,根据未来国民生活方式的变化规律和层次需求理论的基本原理．对需求理论将给旅游交通带来的变化以及可能的交通发展趋势做出分析,同时提出在这种变化中旅游交通发展所面临的问题及新的思路．对于今后指导旅游交通的发展具有一定的参考价值。     

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以交通波理论为指导,以平面信号交叉口为分析对象,重点研究了公交影响条件下单机动车道的排队过程. 结合不同车型机动车混合行驶的特点,通过引入不同车型间的饱和车头时距值并对其进行统计分析,刻画信号周期内交通波的传递情况,探讨了车流平均饱和车头时距和排队消散密度的变化规律,改进了传统的交通波排队模型. 基于北京四道口信号交叉口的实际交通情况,结合通调查结果和MATLAB程序计算结果,对模型进行参数标定和有效性验证,得到相关评价指标及其变化规律. 研究发现,交通波理论在公交车－小汽车混合车流的排队问题研究中,具有较强的适用性;另外,研究饱和车头时距值的变化规律有利于更加准确地刻画排队过程中交通波的传递行为.     

与车辆跟驰理论统一的一维交通流动力模型研究

从交通流的连续性假设开始将交通流中的每一个参数(包括交通压力)都在流体流中 找到了恰当的比拟.通过理论推导,得出了类似一维可压缩理想流体流动的交通流连续性方 程、欧拉微分方程和动量方程.并从一维定常交通流的分析研究中,得出了交通压力的数学表 达式.从而得出了由连续性方程、欧拉微分方程、交通压力表达式和状态方程构成的一维交通 流动力模型,论证了该模型与车辆跟驰理论是统一的.     

公交影响条件下基于交通波理论的排队研究

以交通波理论为指导,以平面信号交叉口为分析对象,重点研究了公交影响条件下单机动车道的排队过程. 结合不同车型机动车混合行驶的特点,通过引入不同车型间的饱和车头时距值并对其进行统计分析,刻画信号周期内交通波的传递情况,探讨了车流平均饱和车头时距和排队消散密度的变化规律,改进了传统的交通波排队模型. 基于北京四道口信号交叉口的实际交通情况,结合通调查结果和MATLAB程序计算结果,对模型进行参数标定和有效性验证,得到相关评价指标及其变化规律. 研究发现,交通波理论在公交车－小汽车混合车流的排队问题研究中,具有较强的适用性;另外,研究饱和车头时距值的变化规律有利于更加准确地刻画排队过程中交通波的传递行为.     

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以道路平面交叉口为研究对象,引入交通冲突技术定量分析道路交通安全状况,提出应考虑不同类型的交通冲突其严重性不同,对交通安全的影响也不同. 通过对平面交叉口交通车流的分析以及对不同类型交通冲突的严重性研究,基于物理碰撞学的理论,利用转向车辆的角度变化及减速关系,以车辆碰撞后的动能损失量,推导出交叉冲突、合流冲突和分流冲突在交叉路口发生碰撞后严重程度的相互权重关系,建立了此三种类型的关系模型. 并在分析交通冲突发生概率及碰撞后的严重程度基础上,引入了当量交通冲突数概念,作为评价交叉路口安全性的指标,以提供交通工程师评估路口安全性的依据.     

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城市交通诱导与控制需要短时交通流预测作为依据,当预测时间小于5 min时,常用的短时交通流预测方法往往难以满足精度要求. 为了提高短时交通流预测的精度,针对短时交通流的非线性特征,采用基于分形的方法可以缩短预测时间、提高预测精度. 在G-P算法基础上,本文利用欧式模定义相空间任意两点间的欧式距离,并采用筛选法计算备选点的欧式距离,以此提高计算速度,使预测2 min内的交通流成为可能. 以北京西直门至阜成门段一天的断面交通量为实例,应用基于分形的短时交通量预测算法,对712个有效数据点的后30点进行预测,预测精度达到92％以上.     

基于RST的事故黑点成因实例分析

本文结合实例,首先,对交通事故的主要形态进行分析,在此基础上,运用巴雷特曲线对事故主要形态进行事故因素分析,得到交通事故黑点的主要影响因素;然后,对交通事故黑点的主要影响因素简单加权,得到一个粗略的因素影响度排序;最后,运用粗糙集算法再次对影响因素的重要度进行分析,确定事故因素及其重要程度排序。     

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交通流分配是交通规划的核心工作之一，而路网中有效路径的搜索又是进行交通流分配的基础。通过将交通路网中节点位置的确定性与交通出行中路径选取的有向性相结合，本文提出了一种有效路径的分层定向搜索算法，并结合博弈理论建立了新的交通流分配模型。新的算法合理的汲取了启发式配流的比例加载思想，并借鉴相继平均法思路解决了多起讫点对的配流问题。新算法具有模拟实际交通路径选择行为，并给出唯一路径流量的特征。文中用一个算例说明了该方法的有效性。     

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为了解决日益严重的交通拥堵问题,近几十年来,研究人员在国内外高速公路和城市快速路上发现了多种交通现象,并提出各种交通流模型对已发现的交通现象进行重现和解释,目的是为交通流控制与疏导提供理论支持.本文首先对目前已发现的交通流现象,如通行能力陡降、滞后效应、走-停交通波和同步流现象进行介绍,然后从交通流模型中的速度、加速度和二阶加速度的宏观/微观,连续/离散表达式几方面介绍了现有的一些交通流模型,并对模型解释交通现象的能力进行综合性评述.