| 基于交通流预测的高速公路收费站车道开闭配置 |
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| 引用本文： | 史博,宋锋,李轶群,刘猛,赵东锋,赵建东.基于交通流预测的高速公路收费站车道开闭配置[J].科学技术与工程,2023,23(30):13157-13164. |
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| 作者姓名： | 史博 宋锋 李轶群 刘猛 赵东锋 赵建东 |
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| 作者单位： | 河南交通投资集团有限公司;河南中原高速公路股份有限公司航空港分公司;北京交通大学 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(71871011)；河南省交通运输厅科技项目(2020G3)。 |
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| 摘 要： | 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%。
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| 关 键 词： | 收费站 排队论 LSTM 贝叶斯优化 车道开闭配置 |
| 收稿时间： | 2022/12/10 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2023/3/18 0:00:00 |
Lane Opening and Closing Configuration of Expressway Toll Station Based on Traffic Flow Prediction |
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| Shi Bo,Song Feng,Li Yiqun,Liu Meng,Zhao Dongfeng,Zhao Jiandong.Lane Opening and Closing Configuration of Expressway Toll Station Based on Traffic Flow Prediction[J].Science Technology and Engineering,2023,23(30):13157-13164. |
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| Authors: | Shi Bo Song Feng Li Yiqun Liu Meng Zhao Dongfeng Zhao Jiandong |
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| Institution: | Henan Transport Investment Group Co.,Ltd |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | toll station queuing theory LSTM bayesian optimization lane opening and closing configuration |
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