基于需求预测与CTM的高速公路交通事件影响范围预测

交通事件在高速公路上经常发生,其时间与空间上的不确定性,以及对上游路段和相邻国省道带来的动态衍生影响,使得提前制订具有针对性的预案难度很大.如何快速预测交通事件的影响范围以及交通管控措施的实施效果,成为高速公路应急处置管理的基础.提出基于交通需求预测与元胞传输模型相结合的技术,首先通过卡尔曼滤波算法估计和预测交通需求矩阵,并将上述交通需求加载在元胞传输仿真模型中模拟未来路网的交通运行状态,用于实时、快速预测交通事件发生后未来短时的交通拥堵发展态势.基于该技术,开发了公路网交通运行状态预测系统,通过实际数据的测试,证明该系统在公路网交通事件影响范围预测方面具有良好的精度,并且预测精度随着路网基础交通量的增大而提高.     

基于多源数据的城市群枢纽间多模式交通系统异常状态影响研究

为探究城市群多模式交通系统异常状态的影响范围,从需求端非常态客流变化和供给端运输能力下降两方面对多模式交通系统异常环境进行分类,提出了基于手机信令数据、意向出行调查及客票信息等多源数据的异常状态影响范围识别流程和分析方法;以京津冀城市群为例,确定强链接枢纽间通道客流动态安全阈值,提出了基于贝叶斯预测的通道客流异常检测方法;利用提升度、余弦相似度及其标准化值来区分枢纽关联规则的有效性,提出了基于强关联规则确定异常状态影响范围的方法。研究表明：基于贝叶斯预测的通道客流异常检测方法具有实时性,提高了客流安全阈值精度;基于实际手机数据和假定异常情况下的意向调查数据并结合关联规则确定枢纽影响范围,可为利用数据挖掘技术分析突发异常状态的影响和对策提供借鉴。     

基于LBS大数据的南京市综合客运枢纽影响范围研究

文章利用百度地图的LBS大数据,获取枢纽乘客的出行链,分析了南京高铁南站、南京铁路站、南京禄口国际机场三大综合客运枢纽的服务范围与辐射范围,数据分析认为南京市三大综合客运枢纽借助强大的交通转换功能,承担了城市换乘中心、区域换乘中心的作用,是南京都市圈的核心枢纽,对周边城市有较强的辐射影响能力。     

基于多源轨迹数据的城市交通状态精细划分与识别

针对基于路段的城市交通状态分析方法的不足,本文利用公交车和出租车轨迹数据提出了城市交通状态精细划分和识别方法,实现城市交通状态分析.对两种轨迹点的速度值和空间位置值分别进行归一化处理,以此为属性数据,通过迭代计算轮廓系数确定k 值完成轨迹点聚类,结合二次处理方法对类簇进行拆分和融合以划分道路交通状态;在特征级建立多源数据融合方法,实现交通状态速度值计算;以归一化后的速度值为属性数据,通过聚类将样本分为4类对应4种城市交通流状态层级.实验表明,本文方法能够实现道路交通状态精细划分,能有效地识别出道路局部位置的交通状态,进而可为城市道路交通管理提供决策支持.     

基于多源交通数据融合的短时交通流预测

不同类型交通检测器所获取的交通数据中包含了不同的交通信息,交通流预测在交通管理与控制中具有重要作用,基于此,进行了多源交通数据动态加权融合和短时交通流预测。在综合分析多源数据特性及其融合优势的前提下结合遗传算法的全局搜索及小波神经网络的自适应学习优点,提出了基于多源数据融合与遗传-小波神经网络(GA-WNN)的短时交通流预测模型。通过实例验证分析,基于GA-WNN的交通数据融合方法比其他方法更有优势;同时,多源数据融合的预测精度优于单一数据源的短时交通流预测序列,从而能为交通管理者的判断决策与交通出行者的路径选择提供更准确、全面的交通信息。     

基于电子不停车收费数据的山区高速公路车速分布与车型分类研究

为研究山区高速公路车型分类方法,以重庆市包茂高速某路段的电子不停车收费数据(即ETC数据)为基础,分析平缓路段和连续上坡路段不同车型的速度分布特征发现：在不同线形路段,部分车型的速度分布有明显的特点,三型货车在连续上坡路段速度分布呈驼峰状,四型客车因营运限速的存在,在平缓路段速度分布集中于最大速度92 km·h-1;相同线形路段各车型速度分布显著不同,客车车型在平缓路段速度分布表现为分散,在连续上坡路段相对集中,而货车车型的速度分布变化趋势正好相反;连续上坡路段各车型的速度特征值明显下降,但同路段上的部分车型间的速度特征值仍较为接近;连续上坡路段速度离散性大于平缓路段,追尾风险水平更高。在ETC数据基础上,运用k-medoids算法对山区高速公路平缓路段和连续上坡路段的车型进行聚类分析,优化后车型分类结果为：平缓路段车型可分为4类,分别为一型客车、二型～四型客车、一型货车、二型～六型货车;连续上坡路段车型分类结果为4类,分别为一型～四型客车、一型货车和三型(空载)货车、二型～四型货车(三型为满载)、五型～六型货车。本文有助于山区高速公路速度管理措施的制定和道路线形设计时代表性车型的选择。     

基于速度一致性的高速公路出口安全评价

速度差与安全性有着直接的关系。传统方法以集计的运行速度差 作为速度一致性指标,容易陷入生态学谬论的误区,并且会高估道路的安全性能。本文比较了几种常用速度一致性评价方法的优劣,采用85位单车速度差85 作为出口匝道速度一致性指标,解析了85 ≥ 的关系。通过雷达对沪宁高速和南京绕城高速出口减速车道、匝道上半部以及匝道下半部单车速度的调查,得出连续路段的运行速度差 、85位单车速度差85 以及85位速度变化率85 R,验证了85 约为 的1.42~2.02倍,表明使用85 或者85 R作为速度一致性评价指标是更加可靠合理的。最后通过速度差以及速度差变化率大小分级,用三种方法综合判定了37个出口匝道的安全等级。     

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速度差与安全性有着直接的关系。传统方法以集计的运行速度差 作为速度一致性指标,容易陷入生态学谬论的误区,并且会高估道路的安全性能。本文比较了几种常用速度一致性评价方法的优劣,采用85位单车速度差85 作为出口匝道速度一致性指标,解析了85 ≥ 的关系。通过雷达对沪宁高速和南京绕城高速出口减速车道、匝道上半部以及匝道下半部单车速度的调查,得出连续路段的运行速度差 、85位单车速度差85 以及85位速度变化率85 R,验证了85 约为 的1.42~2.02倍,表明使用85 或者85 R作为速度一致性评价指标是更加可靠合理的。最后通过速度差以及速度差变化率大小分级,用三种方法综合判定了37个出口匝道的安全等级。     

基于元胞传输模型的雨天高速公路可变限速方法

可变限速控制可减小降雨导致的高速公路交通拥堵和事故风险.提出雨天高 速公路可变限速控制策略,对经典的元胞传输模型进行改进,构建适用于雨天可变限速 控制问题的高速公路动态交通流模型;在综合考虑交通安全和效率基础上,建立雨天环 境下高速公路可变限速控制方法和模型.实验结果表明,与固定限速相比,雨天可变限速 控制下高速公路平均速度增加了9.3%,车辆总行驶时间减少了11.7%,相邻路段最大车 速差从17.5 km/h 减小为9.4 km/h,降幅达46.3%,有效地提高雨天环境下高速公路通行效 率和安全性.     

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匝道是互通立交的重要组成部分,基于运行速度的匝道设计理念是目前公路及互通立交一种新的设计思路。本文以互通立交匝道小型车辆的运行速度为主要研究目标,通过分析互通立交匝道运行速度的影响因素,制订正交实验方案,运用车载高精度GPS设备,采集了北京市4座互通式立交共14条匝道车辆连续运行速度数据。根据其中10条匝道的数据,按照车辆在互通立交匝道上的运行速度特性将匝道分为三段：减速段、匀速段、加速段,构建互通立交匝道各个分段运行速度与影响因素之间的预测模型,并使用另外4条匝道的实测数据对预测模型进行验证。结果表明,模型预测值的相对误差在5%以内,验证了模型的正确性。     

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各种仪器设备采集了大量的城市道路交通实时信息数据,但目前所能利用的信息仍较为稀少。研究如何利用这些丰富的信息数据资源极具意义,也十分必要。本文基于对北京市快速干道实时采集的RTMS数据的分析,以交通流理论为基础,结合统计分析方法提出一种基于特征图的道路交通状况量化评价指标模型。具体将模型应用于北京市二、三、四环的交通状况分析,取得了具有一定实际应用意义的量化评价指标。最后,应用多成份Gauss混合模型对交通流参数的分布实施拟合,并采用EM算法进行参数估计,就指标的合理性和可信性做出了进一步的评价分析。     

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针对四车道高速公路的单向行车道封闭施工、单向超车道封闭施工、半幅封闭施工、半幅封闭施工过渡区段的施工作业区进行调查,并分析施工作业区各主要区段的地点车速,确定平均车速、85%位车速、各区段间的车速差、大小型车间的车速差,以及各区段相对于现场限速值时的超速比例等车速分布特性.得出,从上游正常路段至警告区（或过渡区）再至施工区车速分布的标准差在明显减小,同时小型车与大型车的车速差也在明显减小等统计分析结论.最后,根据车速分布规律给出了作业区车速控制原则,以及基于车速统计分布特征的作业区各区段限速值建议.     

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目前交通流理论研究的主要对象为高速公路，与其相比，城市快速路交通流则具有明显不同的特点。交通科学是一门实证科学，本文在实证数据的基础上，首先对城市快速路交通流速度概率分布进行了研究，分析了在不同密度条件下速度概率分布的特性。在此基础上，在流—密平面中将交通流划分为自由流、谐动流、同步流和堵塞4个稳态相位，并具体讨论了各个相位的性质，定量标定了每个相位的区域范围。     

基于元胞自动机的高速公路货车结伴行为研究

为了研究高速公路货车结伴行为,本文建立了一种适应于结伴货车车队的双 车道元胞自动机模型.分析了高速公路货车结伴特性及其对道路交通流的整体影响.研究 表明,结伴车辆在时空上是一个紧密联系的整体,流量较大时,车头时距分布曲线呈双峰 分布形式.同一流量时,不同长度车队间的平均速度差异较小,车队能保持较理想的速度 平稳行驶.结伴车队的存在激增了普通车辆的换道频率,改变了交通流状态,使基本图出 现明显的中断现象,当车队长度较长时,限制了同步流的产生.所提出模型刻画了高速公 路上货车主动结伴出行行为,为特殊情况下的交通流特性研究提供了参考和借鉴.     

基于PET算法的匝道合流区交通冲突识别模型

为了识别入口匝道汇入车辆与主线直行车辆间的交通冲突,开展了匝道合流区车辆交通冲突识别研究.本文结合车辆运动信息,考虑车辆尺寸对交通冲突的影响,构建了基于后侵入时间(Post Encroachment Time, PET)算法的匝道合流区冲突识别模型;给出车辆交通冲突严重程度的确定方法,采用仿真分析验证了所建模型的有效性.结合实测交通数据,确定了PET阈值范围.结果表明,采用后侵入时间算法的匝道合流区交通冲突识别准确率为91.71%,说明该模型能有效识别匝道合流区的潜在冲突.研究成果可为车路协同环境下匝道合流车辆提供安全预警,进而减少车辆碰撞事故的发生,提升整个交织区域的道路交通安全水平.