Study of macroscopic fundamental diagram on Shanghai urban expressway network in China

The macroscopic fundamental diagram（ MFD） is studied to obtain the aggregate behavior of traffic in cities. This paper investigates the existence and the characteristics of different types of daily MFD for the Shanghai urban expressway network. The existence of MFD in the Shanghai urban expressway network is proved based on two weeks＇ data.Moreover, the hysteresis phenomena is present in most days and the network exhibits different hysteresis loops under different traffic situations. The relationship between the hysteresis phenomena and the inhomogeneity of traffic distribution is verified. The MFDs in the years of 2009 and 2012 are compared. The hysteresis loop still exists in 2012, which further verifies the existence of the hysteresis phenomenon. The direct relationship between the length of the hysteresis loop（ ΔO） and the congestion is proved based on sufficient data. The width of the hysteresis loop, i. e., the drop in network flow（ ΔQ） has no relationship with the congestion, and it varies from day to day under different traffic situations.

Coordinated chaos control of urban expressway based on synchronization of complex networks

We investigate the problem of coordinated chaos control on an urban expressway based on pinning synchronization of complex networks. A node coupling model of an urban expressway based on complex networks has been established using the cell transmission model（CTM）. The pinning controller corresponding to multi-ramp coordinated controller was designed by using the delayed feedback control（DFC） method, whose objective is to realize periodical orbits from chaotic states. The concrete pinning control nodes corresponding to the subsystems of regulating the inflows from the on-ramps to the mainline were obtained and the parameters of the controller were optimized by using the stability theory of complex networks to ensure the network synchronization. The validity of the proposed coordinated chaos control method was proven via the simulation experiment. The results of the examples indicated that the order motion on urban expressway can be realized, the wide-moving traffic jam can be suppressed, and the operating efficiency is superior to that of the traditional control methods.

基于贝叶斯线性回归的造价预测模型

为在项目前期准确快速地预测高速公路造价,运用贝叶斯线性回归方程对造价进行预测。首先,识别高速公路造价影响因素,建立造价预测指标体系;其次,对收集的高速公路造价数据统一处理后,基于贝叶斯线性回归方程建立造价预测模型,并与BP神经网络预测模型进行预测效果对比;最后,利用Matlab进行仿真训练和预测。结果表明:相较于BP神经网络模型,贝叶斯线性回归模型具有更高的预测精度和稳定性,其预测值误差控制在5%以内,MAPE为2.29%,决定系数为0.925,可见贝叶斯回归模型的拟合度高、预测效果好,具有良好的可行性和适用性,可以应用于高速公路项目的造价预测。

基于ICAE算法的城市群高速公路网布局优化研究

为提升城市群高速公路网通达程度和可达性水平,建立了体现城市群特征的优化模型,并改进了帝国竞争算法,以哈长城市群为案例,探究布局优化效果。采用高速公路出行时间确定城市群可达性等级,通过考虑可达性、距离等参数建立优化模型;引入进化算子改进算法,构建进化帝国竞争算法;根据哈长城市群特征确定约束条件并求解,利用求解节点和周边道路网确定优化方案。研究表明:改进的算法收敛精度提高16.4%,时间缩短42.4%,共求解出6个节点,规划新建高速公路6条,改建高速公路14条,优化后的城市群高速公路2 h交通圈覆盖范围达到65.3%,14个县域交通圈等级上升,优化方案扩大了城市群2 h交通圈范围。

高速公路监控网络可补偿信道增益系统设计

为解决高速公路监控图像与信道组织内数据增量值不匹配的问题,从而提升监控信息的实时传输速率,设计高速公路监控网络的可补偿信道增益系统。在可调式VGA结构体系中,连接增益放大器、峰值检测器与视频车辆检测器,完成可补偿信道增益系统的硬件设计。建立Flex服务模式,并以此为基础,定义完整的Access数据库表,实现高速公路监控网络中的GIS数据准备,联合相关硬件结构,完成高速公路监控网络可补偿信道增益系统的设计。实验结果表明,该系统可将监控图像补偿残差与信道组织内数据增量之间的差值控制在0~2.5×10^(9) bit的数值范围内,能够有效解决图像与增量值不匹配的问题,符合提升高速公路监控信息实时传输速率的实际应用需求。

OTN技术在高速公路传输网中的应用探讨

当前,OTN技术得到快速发展,实际应用范围也在不断拓展,如高速公路传输网的应用,有必要做好相关研究分析工作。文章分析了高速公路传输网中OTN技术的应用优势,探讨了OTN技术应用中存在的问题,给出了有效应用OTN技术的措施,旨在进一步提高高速公路传输网运行效率,保证高速公路运营管理的质效。

智慧高速省级路网平台建设研究

2018年以来,全国各地掀起了建设智慧高速公路热潮,浙江、上海等10多个省市陆续印发了智慧高速建设指南、导则等文件指导智慧高速建设,但目前出台的技术文件重点仅围绕单条高速公路的智慧化进行指导,对智慧高速省级路网平台应具备的功能分析较少。因此,基于智慧高速省级路网平台建设实际,以上海的高速公路管理业务为例进行业务分析,通过传统机电系统与智慧高速能力对比,提出省级路网平台所应提升的4个方面,据此提出省级路网平台的总体架构,并对照江苏等已建设智慧高速省级路网平台进行了建设模式、基础设施建设方案和核心功能建设等方面的方案研究。

基于物联网技术的高速公路地表径流污染监测方法研究

在高速公路地表径流污染观察过程中,针对的监测要素较为单一,使得最终监测结果平均相对误差(MRE)加大。因此,针对提出高速公路地表径流污染,提出运用物联网技术的新型监测方法。依托于系统节点部署方法在目标区域合理设置多个传感器,与汇聚节点、上位机相连接组成环境监测物联网,全方面感知地表径流污染情况。计算每个网络数据源IP地址的熵值,择优采集高质量污染数据,得到高速公路地表径流污染监测值。实验结果表明:该方法污染监测结果的MRE值保持在0.1以下,可以较为真实地反映地表径流污染情况。

面向2035长沙骨干路网建设的思考

2015版长沙骨干路网规划围绕“一轴两带多中心”的城市发展方向和“一主两次五组团”的城市空间格局开展,提出了“两环四横七纵十二射”的高、快速路和“五横、五纵”的快捷路组合的骨干路网结构。结合2035年长沙建设新兴国家中心城市、中部地区高质量发展和都市圈建设的示范城市的总体规划,随着城市空间的不断拓展,“三个高地”的奋力建设,黄花机场、渝长夏高铁等重大交通设施的启动,长沙需要重新审视骨干路网建设,以支撑应对多重战略叠加带来的发展机遇,全方位提升城市能级、全方位辐射长株潭、全方位推进高质量发展。

萧山通城大道快速路总体设计方案

随着杭州城市形态逐步转变为开放式空间布局结构,萧山城区作为杭州“三大副城”的江南城,城市快速路系统是整合并重构萧山城区与杭州中心城区的空间关系的重要举措之一。通城大道是杭州市“三纵五横”骨架路网的“一纵”,也是萧山区“三纵二横”骨架路网的组成部分。系统介绍了萧山区通城大道快速路总体设计方案,包括道路功能定位和服务对象研究,路线总体走向的论证,建设模式和建设规模的分析,以及最后提出全线的总体布置方案。通过对通城大道快速路总体布置的系统研究,希望其为国内城市快速路前期方案研究提供参考。

基于路网监控的大雾天气高速公路车距安全预警方法研究

大雾天气的持续时间、强度和范围都是不确定的,导致高速公路上能见度会在短时间内出现剧烈变化,难以准确估计和预测大雾天气下的最大能见距离,导致无法及时减速以避免与前车碰撞。针对该问题,提出了基于路网监控的大雾天气高速公路车距安全预警方法。根据光照强度,计算空气透过率,得到路网监控下空气最大能见距离。构建基于路网监控的大雾天气高速公路车距安全预警系统架构,分割能见度图像,引入暗通道权重,得到大气折射率图,获取去雾图像。计算后车、前车制动行驶距离,获取临界安全行车间距。试验结果可知,该方法经过预警使得后车速度比前车速度减速快,在制动时间为80 s时,车距就保持了7 m不变,不会发生碰撞。

改进PSO-LSTM算法预测高速公路交通量

高速公路交通政策的制定需要准确地预测交通量,基于此,选用长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)机器学习模型对其研究,针对LSTM模型中参数确定的问题,选用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法对其优化,同时针对PSO算法中粒子位置更新问题,以公式中各参数含义为切入点进行改进,将PSO算法公式中原来静态的惯性权重及学习权重改为会随着迭代次数及粒子位置改变而改变的动态值,从而达到搜寻精度提高的目的,据此构造改进PSO-LSTM模型,最后通过实例计算分析,分别对高速公路的工作日及休息日进行预测。结果表明改进的PSO-LSTM模型较LSTM模型在工作日及休息日交通量的预测上,其评价指标均方根误差分别提高了12.19%、10.97%,平均绝对误差分别提高了17.06%、15.17%,平方绝对百分比误差分别提高24.56%、23.88%,精度提高值明显高于PSO-LSTM模型。改进PSO-LSTM模型在交通量预测精度上具有显著提高作用,且抗干扰能力强,可以为政策的合理制定提供更可靠的依据。

城市更新背景下的快速路功能提升关键技术研究--以上海市外环普陀段交通功能提升为例

随着我国城市化逐步推进,特别是在"坚持节约和集约利用土地、严格控制新增建设用地、加大存量用地挖潜力度、提高土地利用效率"的高质量发展基调下,我国城镇建设转向以存量更新为主的新阶段.城市的发展离不开交通的支撑,因此,在新阶段城市更新背景下,探究如何提升城市快速路功能是非常值得研究的课题.以外环普陀段功能提升项目为例,分析地区发展与外环建设形式间的主要矛盾,从重构地区干道路网、提高路网功能、缝合城市用地等方面详细论证提升的必要性,并进一步提出功能提升的具体方案.

江苏高速公路智慧扩容现状与展望

高速公路智慧扩容改造是提升高速公路通行能力和通过效率的重要手段,也是未来高速公路发展的重要方向。通过系统梳理和分析沪宁高速公路和京沪高速公路智慧扩容改造成效,提出了智慧扩容后的高速公路组成部分,各项技术适用性程度,并在未来布局和技术场景应用方面提出建议。

高速公路能见度的时空特征及预测

利用开源的历史气象数据,分析湖南省高速公路网能见度的时空变化特征,探究影响地区能见度的气象要素相关性,并构建基于BP神经网络和广义线性混合模型(GLMM)的能见度预测模型,结果表明BP神经网络模型能够更好地利用当前时刻的气象要素数据预测3 h后的高速公路能见度数值。

都市圈快速公路网规划方案探析——以重庆主城都市区快速公路网规划为例

随着我国各个城市的核心区不断扩展,中心城区和主城新区加速融合,向着同城化方向发展,既有国道和高速公路已不能满足通勤交通和物流运输的需要。以重庆市主城都市区为例,通过现状条件分析,列出既有高速公路和国省干道在同城化交通运营中的问题。提出在主城都市区内构建快速公路网,形成与高速公路互补的、多层级路网结构的设想,对促进区域经济发展,优化路网结构具有一定的指导意义,对类似城市的快速路网规划有一定的参考作用。

面向高速移动场景的高速公路视频采集和自动化传输系统设计

针对高速移动带来的多普勒频移以及子载波干扰,设计了面向高速移动场景下的高速公路视频采集和自动化传输系统。通过数据采集层获取高速公路开关量信号以及视频信息,由数据处理层对其作降噪及增强,采用数据传输层的无线数字传输网络调用基于BEM-wiener的信道估计算法确定高速公路视频传输信道,完成视频信息的上传后,通过应用层分析,实现高速公路路况及突发异常事件的监测。通过试验,得出该系统可采集高速公路视频图像,视频图像清晰、视野宽阔、路况信息丰富;高速移动场景下高速公路视频数据包接收成功率达到0.9左右,BER指标值最小,数据传输效率高,传输时间最多不超过2.5 s,且丢包率小,最大丢包率为1.25%,具有较强的应用性。

考虑随机拥堵情况的快速路交通流短时预测方法研究

本研究采用苏州快速路多路段交通数据,基于现有多种短时交通流预测方法,采用二次指数平滑模型、LSTM神经网络模型和BP神经网络模型三种不同模型建立车速预测模型进行对比研究,用MSE辅之以实验数据可视化作为模型评判基准,探究不同模型在随机拥堵情况下的预测性能。结果显示,在交通流平稳运行情况下,三者预测性能良好,MSE值均在30左右。但在随机短时拥堵情况下,LSTM和二次指数平滑模型的预测性能下降,而BP模型在处理车速时段性的不确定变化时展现出更好的性能,训练结果 MSE值在20左右,应对突发情况时MSE值也能维持在40以下,相比指数平滑模型和LSTM模型具有更好的预测性能。

5G赋能“AR智慧高速”无线专项优化方法

山西省内高速目前实现了4G网络的连续覆盖以及部分区域5G网络覆盖。但是由于5G网络覆盖能力尚不完善,存在着4/5G网络混合组网、切换序列不合理等问题,导致网络能力受损。文章为了实现“AR智慧高速”的目标,通过3种方法进行专项优化,解决了5G站点尚未连续覆盖的问题:一是使用5G波束赋形、权值调整等方案,最大化扩展覆盖范围;二是700 M和2.6G、4G和5G进行协同优化,通过合理制定互操作门限提升边缘区域速率;三是固定切换序列。这3种方法有效提升了高速公路网络的可靠性和上下行速率等网络能力,激发消费潜力,为实体经济高质量发展注入了新动能。

高速公路实时交通流模糊逻辑优化控制系统设计

针对高速公路交通流特征复杂多变,并受到天气、道路状况和车辆类型等多种因素影响的问题,设计了一种新的高速公路实时交通流模糊逻辑优化控制系统,包括硬件和软件两部分;在硬件方面,设计了车流控制模块、无线传输车载终端、实时交通流逻辑调度模块和模糊控制器模块,并确定了它们之间的实时连接关系;在软件方面,求解了交通流逻辑控制条件,联合了高速公路实时通行相位条件,调节了模糊控制器,并根据高速公路交通路网模型推导了交通流优化控制条件的求解表达式;实验结果表明,该系统可以解决逻辑协调错误的问题,并有效控制高速公路车流量。