基于交通流预测的高速公路收费站车道开闭配置

针对高速公路收费站的收费车道资源分配不均问题,结合贝叶斯优化算法（bayesian optimization algorithm, BOA）和长短时记忆神经网络（long short term memory, LSTM）,提出了一种基于交通流预测的收费车道开闭配置方法。首先,对收费数据进行预处理,得到交通量、车型比例、收费方式占比和服务时间等基础数据,用于构建模型训练数据集。其次,提出了一种基于多元收费方式的M/G/K排队模型,实现收费站通行过程的理论描述和平均排队长度、平均逗留时间、通行能力等关键指标的计算。然后,针对超参数设置困难问题,引入贝叶斯优化算法构建了BOA-LSTM组合模型实现交通流预测。接着,以交通流预测结果为输入,以车道开启数目为输出,构建了一种以综合成本最小为目标的车道开闭配置模型。最后,以河北新元高速机场收费站为例展开实证分析,结果表明,BOA-LSTM组合模型能够取得良好的预测效果,其中交通量和车型比例的均方根误差分别为16.24和0.03,平均绝对百分比误差分别为13.32%和1.77%;相比于实际方案,工作日平均每天的综合成本降低了2.30%,休息日平均每天的综合成本降低了5.14%。     

智慧高速公路收费站潮汐车道的开放数量研究

为解决智慧高速公路收费广场交通分布不均衡、拥堵的问题,在空间资源一定的前提下,提出开放潮汐车道的措施,探讨最佳开放数量。首先,以京雄智慧高速雄安北主线收费站为研究对象,分析车道的潮汐交通流特性,论证设置潮汐车道的可行性;其次,选定潮汐系数分别为0.6,0.7,0.8,0.9,将交通量划分为A-F共6个等级,建立VISSIM收费站仿真模型;最后,以收费站工作日早高峰为例,分析各方案的交通量等仿真结果,确定不同交通流状态下潮汐车道的开放数量。结果表明,收费站出口为主要车流方向时,潮汐系数为0.7且交通量为C-F级,以及潮汐系数为0.9且交通量为B级时,宜开放1条潮汐车道;潮汐系数为0.8和0.9时,C-F级交通量下分别开放2条、3条潮汐车道;其他情况下不开放潮汐车道。依托具有通勤功能的京雄智慧高速公路雄安北主线收费站,研究潮汐车道的最佳开放数量,可为智慧高速公路出入口车道的调控提供参考,对提高高速公路通行能力和通行效率具有现实意义。     

基于车道等饱和度的交叉口车道功能优化模型

考虑不同进口道、不同流向和不同车道功能等复杂因素的相互影响,建立了基于等饱和度的交叉口车道功能优化模型。模型根据不同车道布置模式,考虑了进口流量比最小和进口流量比方差最小两类目标函数,并引入了进出口道车道平衡、流量匹配、车道功能冲突、车道等饱和度等约束条件。针对合用车道情形,根据不同模式分别建立了等饱和度约束方程。结合模型特征,给出了模型的快速求解方法。实例验证表明,交叉口车道功能优化模型简单有效,能够优化出每个进口推荐备选车道功能方案,模型可以较大程度上降低交叉口关键流量比之和,提高交叉口交通设计的效率和精度。     

城际干道的可变车道优化及自适应控制

为缓解城际干道因潮汐现象造成的拥堵问题,以路段流量、行程时间等实地调查数据为基础,考虑路段车道数对通行能力折减的影响,建立符合路段实际运行情况的BPR(Bureau of Public Road)函数,结合检测器实时监控的路段流量构建可变车道优化模型,提出适用于城际干道的可变车道自适应控制系统,并以算例的形式验证了其有...     

基于车道的交叉口车道功能和信号相位优化模型

考虑不同进口道、不同流向、不同车道功能及不同相位方案等复杂因素的相互影响,建立了基于车道的交叉口车道功能和信号相位优化模型。模型目标函数采用交叉口关键流量比最小,考虑进出口道车道平衡、流量匹配、车道功能冲突、合用车道等饱和度等约束,能够同时优化进口道和出口道,给出了模型求解算法。提出的模型变量较少,与目前交通设计方法衔接更好,能够得到全局最优解,求解方法也相对简单。实例验证表明,模型能够有效降低交叉口关键流量比、周期和车均延误。     

广州机场高速公路ETC与MTC混合车道收费系统的应用

介绍广州机场高速公路ETC与MTC混合车道收费系统的应用背景,论述了混合车道收费系统的硬件要求和收费流程以及ETC与MTC模式之间的切换。     

信号控制交叉口动态车道功能优化方法

为了应对交叉口交通供需关系发生显著变化的情况,合理分配交叉口空间资源,对信号交叉口动态车道功能优化方法进行研究.基于优化对象、优化参数和优化模型3个方面的分析,建立了以进口组为基础的动态车道功能优化模型.它可由整数非线性规划模型来描述,其优化目标为关键流量比之和最小.通过算例分析,对该方法的优化结果和计算速度进行了检验.研究表明,以进口组为优化对象可在保证优化结果准确性的基础上显著减少须同时进行优化的变量数,提高求解效率,以此为基础建立的优化模型可满足动态控制计算准确性和计算速度的要求.     

车道被占对道路通行能力影响的定量分析

针对车道被占对城市道路通行能力影响的问题,以差异检验、排队论、车流波动论为基础,求得了事故横断面实际通行能力的变化过程.利用队列分析模型,分析对占道不同的实际通行能力,建立基于车流波动理论的排队长度模型,求解出了排队长度与通行能力、持续时间、上游车流量的关系.     

交叉口可变车道最佳车道功能及信号转变方法

为了保障交叉口车道功能动态控制的效果,并在确保行车安全的前提下,减少车道功能转变过程中对交叉口通行能力所造成的损失和对驾驶员所造成的不适应性,对交叉口动态车道功能划分的实施方法进行了研究.实施方法分为两个步骤,首先基于二进制优化判断模型,确定实施方案;在此基础上,根据信号相位变化的类型,考虑安全、效率及快捷等因素,确定方案实施的时刻.研究表明,并不是所有最优的车道功能方案都有必要实施,此外,方案实施时刻也会根据转变前后车道功能和信号控制情况而变化.     

基于Ring-Barrier相位的交叉口车道功能判分与信号配时协同优化模型

为了最大限度地利用交叉口的时空资源,以Ring-Barrier相位模式为基础,建立了交叉口信号配时与进口车道功能划分协同优化的数学模型.该模型是一个常规的整数非线性规划模型,目标函数是整个信号交叉口的车均延误最小,连续变量包括周期时长和各相位的绿灯时长,整数变量是交叉口各个进口处不同转向运动的车道数量.根据该模型的特点,给出了分支定界的解法.选取南京市一个交通繁忙的信号交叉口进行实地调查,采集了信号配时和车道功能划分等相关数据,并采用VISSIM仿真软件对该路口的优化效果进行评价.结果表明,相比常规的优化模型,该协同优化模型可以将交叉口的车均延误减少20.01%,周期时长缩短18.15%.     

基于排队论的高速公路收费系统的数学模型及应用

以排队理论为基础,建立了高速公路收费站汽车排队问题的数学模型。给出了京津塘廊坊立交收费站的正常及繁忙时的性能参数,最后以收费系统社会总费用最小为目标建立车道优化模型。     

车联网环境下匝道汇入区瓶颈换道优化

高快速路汇入区（即合流区）瓶颈是交通流运行的咽喉,汇入瓶颈交通流失效会加剧拥堵,诱发交通振荡以及事故率上升等一系列问题。与现有研究大都通过调节匝道汇入车辆行为或主线车辆速度进而试图改善汇入区交通流问题不同,该研究聚焦于瓶颈汇入区上游主线车辆,通过动态调节汇入区上游主线车道车辆分布,提升汇入区通行能力。具体而言,研究提出一种可以对网联车（CV）进行双向换道建议的混合整数线性规划模型,该方法不依赖于交通流基本图设定的临界密度,通过实时计算每一辆个体CV的向左、向右或保持车道决策以优化车道流量分布,减少汇入车辆干扰,提升汇入效率。基于VISSIM交通仿真软件,通过二次开发搭建了汇入区瓶颈换道优化实时仿真评估系统,并对该方法进行了验证,测试不同流量组合和不同CV渗透率下算法的有效性。各车道时空轨迹表明该换道建议优化方法可以有效减小汇入车辆冲突,车均延误分析结果表明在单车道平均流量1 550 ~1 800 veh·h^-1区间,即汇入瓶颈失效关键流量区段,换道建议优化方案相比原方案能显著改善汇入区的运行效率,车均延误可降低10 %~50 %左右。CV渗透率敏感性分析表明,在较低的0.2~0.5渗透率下即可达到减小延误的目标。     

路网联网收费位置与费率组合优化模型与算法

对经济欠发达、交通流量小的地区公路网联网收费现状的调查表明,如果对所有可收费的路段都实施收费,可能出现某些收费路段经营处于亏损状况。因此,在决策路网最优收费费率的同时,还需对路网最佳收费位置进行选择。研究如何利用双层规划模型来测算公路网联网收费位置与费率组合优化的问题具有现实意义,上层以路网用户盈余最大化为目标,下层是弹性需求下的多车型随机用户均衡配流模型,双层模型很好地兼顾了相关各方的利益。基于模型求解的复杂性和困难性,文中采用遗传-模拟退火的求解算法,算例表明用多车型的双层规划模型测算收费位置与费率的组合优化是合理有效的。     

基于熵值法的左转可逆交叉口配时优化方法

为提升左转可逆车道交叉口通行效率,提出一种基于熵值法的左转可逆车道交叉口配时优化模型。从交叉口道路条件和相位条件两方面对左转可逆车道设置进行分析,以交叉口通行能力和车均延误为优化目标,调整交叉口信号配时方案,运用熵值法构建设置可逆车道交叉口配时优化模型选取最优解。以青岛市典型交叉口为例,用该优化模型对交叉口设置左转可逆车道后的配时方案进行优化设计,并与现状配时方案和未优化配时方案进行对比。结果表明,早、晚高峰交叉口通行能力分别提高了3.2%和19.4%,车均延误分别降低17.6%和14.7%,优化方案有效提高了交叉口通行效率。     

收费站综合管理系统的原理及设计

收费站综合管理系统是利用计算机网络技术、控制技术、多媒体技术和通信技术等，根据收费站“对内加强监督，对外加强管理”的要求而集成的综合管理系统．该系统能提供收费站实时的、全方位、多层次多媒体信息，具有操作简便、稳定可靠、维护方便等优点．