Traffic simulation and forecasting system in Beijing

Transport system is a time-varying, huge and complex system. In order to have the traffic management department make pre-appropriate traffic management measures to adjust the traffic management control program, and release travel information to travelers, to provide optimal path options to ensure that the transport system operates efficiently and safely, we have to monitor the changing of the state of road traffic and to accurately evaluate the state of the traffic, then to predict the future state of traffic. This paper represents the construction of the road traffic flow simulation including the logical structure and the physical structure, and introduces the system functions of forecasting system in Beijing.

基于宏观基本图的交通控制有效性与路网稳定性研究

区域城市路网在不同控制方法下呈现的网络交通流输出水平与维持能力不尽相同,要评价控制效果的优劣,需要分析区域控制方式下路网交通流与路网耦合时所体现出来的特征值。作为一种路网的基本属性,选择宏观基本图作为研究区域交通控制有效性与路网稳定性的评价载体,解析了相对于路段、交叉口等单点评价具有的优势。基于MFD的区域交通控制评价不受路网交通需求变化的影响。研究建立了路网最大加权流量、最佳累计车辆数、路网负载能力、交通流分布均衡度以及时序均衡度5评价指标,以对区域交通信号控制方法的有效性与路网运行的稳定性进行评价,解读路网高峰时段的交通流维持能力。以成都青羊区太升南路附近37个信号交叉口为路网,利用VISSIM二次开发技术,获得了该路网在定时控制、感应控制、自适应控制以及自适应协调控制下的路网宏观基本图形态。通过对比各控制方法的宏观基本图形态特征与评价指标,从多个维度比较了各控制方法的特征与适用性,分析了相应的控制有效性,解读了其从平峰至过饱和各阶段的交通流维持能力,进而可以了解特定控制方法下路网的运行效率。同时,根据相应控制方法的稳定性表现,指出了各自的局限性,有助于在实际应用中根据区域路网面临的环境,分析应采取的交通控制策略。

基于CS算法优化的SVM短时交通流预测模型

为了提高短时交通流预测模型的准确度,提出一种基于布谷鸟搜索算法(Cuckoo Search,CS)优化的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)短时交通流预测模型(CS-SVM)。选取青岛市内的多组典型城市路段作为研究对象,将观测收集的车流量数据作为学习样本。利用CS算法对SVM模型的主要参数进行优化,建立以SVM为基础的短时交通流预测模型。最后将CS-SVM模型与多种现有模型进行仿真分析。结果表明,CS-SVM模型相比其他传统模型具有更低的预测误差和更好的稳定性,CS-SVM模型相比SVM模型的MAE值下降了6.56%,RMSE值下降了7.36%。因此该模型能够为城市交通出行和交通流理论研究提供有效帮助。

针对大规模复杂车流的PG强化交通灯控制算法

优化城市道路中的交通信号灯控制是低成本地提升城市交通路网性能的方法之一。该研究提出了一种利用策略梯度(Policy Gradient, PG)强化调优的交通灯控制算法。该算法引入了道路压力项、旅程时间项和黑名单机制项,利用统计方式预测汽车行程轨迹,并采用策略梯度估计的优化算法调整算法中的参数。在数据挖掘国际会议Knowledge Discovery and Data Mining (KDD)组织的算法竞赛KDD Cup 2021城市大脑挑战赛中,获得了冠军的成绩。在该挑战赛提供的城市路网规模复杂车流仿真平台上的实验结果表明,算法具有应用于实际场景的价值。

申港大道(随塘河西—沪城环路)改建工程总体方案设计

随着经济和社会的发展,城市道路的改扩建需求日益增多。道路改扩建应满足新的功能定位、保证新的设计车速,并兼顾现状已经形成的集散交通系统。在申港大道(随塘河西—沪城环路)改建工程中,通过分析和研究其功能定位和建设条件,同时结合《南汇新城高品质市政交通基础设施设计导则》的要求和交通流量预测结果,进行了改建工程的总体方案研究和设计,所得结果可为上述《导则》在实际工程中的应用和城市主干路的改造提升提供一定的工程经验和设计参考。

非机动车道混合流通行能力计算及特性分析

针对非机动车交错行驶、蛇形运动特点,为更合理计算非机动车道混合流通行能力,提出了一种基于时空消耗的非机动车道混合流通行能力计算方法。通过武汉市7条非机动车道的饱和时段交通流观测数据,采用本文方法计算该7条非机动车道的混合流通行能力;利用数据拟合与方差分析得到不同隔离方式及宽度下非机动车车速及电动自行车比例对单一非机动车平均时空消耗的影响,进而分析非机动车道的混合流通行能力特性。实例研究结果表明:纯电动自行车比纯人力自行车的单一非机动车平均时空消耗约降低2.15 (m2·s)/辆,电动自行车的运行效率高于人力自行车,对通行能力具有提升作用。基于时空消耗的混合非机动车道通行能力计算分析,能克服忽略非机动车行驶特性及多因素简化降低非机动车道混合流通行能力计算精度的弊端,计算原理清晰,便于路上试验开展。

时空行为视角下上海市早高峰拥堵的形成模式与规划应对

从时空行为视角溯源导致拥堵的出行原因,有助于理解拥堵形成的时空全过程。以上海市早高峰期间常发拥堵路段与机动车出行为研究对象,使用手机信令数据与交通态势数据进行交通流分配,还原出行的时空轨迹,从空间、时间、行为3个维度刻画早高峰拥堵形成的总体特征,解析具体路段的拥堵形成模式。发现拥堵的主要来源是沿内环、中环连片的居住密集区,去向主要集中在内环内的就业集中区;道路拥堵模式可归纳为“时空集中型”“出发集中型”“到达集中型”“时空分散型”4种主要类型;进而结合时空行为规划理论框架提出针对性的缓堵策略。从时空全过程视角认识道路拥堵的形成原因,可以为精细化的拥堵治理提供参考。

基于D-LinkNet与形态学计算的高分遥感图像车流量监测

针对城市交通路面车流量监测实时性和准确性高的需求,设计了一种利用高分遥感图像进行道路网自动提取和车辆自动监测的处理方法。综合利用D-LinkNet和形态学计算实现道路区域的二值化语义分割及连贯性、边缘扩展以及平滑性优化,同时将道路信息作为掩码并外溢后进行车辆目标检测,有效避免非道路区域车辆目标干扰。提出采用热力图的形式改进车流量监测方法,可以更直观显示道路拥挤程度。综合利用现有数据集对所提方法进行评价,车辆检测的平均精度达91.7%,道路提取平均交并比达85.3%,可以实现道路车流量的有效监测。

智慧城市路网交通流量均衡性优化调度方法

早高峰和晚高峰时段的路网交通混乱,极易发生拥堵情况,为缓解交通系统压力,设计节点元胞划分下智慧城市路网交通流量均衡性优化调度方法。获取不同交通路线间的流量分离函数,定义路径交通流量和可用路段费用,得到出行者在某段路径上的概率函数,计算智慧城市路网各路段交通流量;获取流量守恒和车辆传递函数,计算可变元胞的单独序列,建立交通节点元胞划分模型;设计交通流量均衡性优化调度算法,得到城市路网均衡性的优化调度结果。设置仿真参数,对比优化前后三个路网模型的路径流量,仿真结果显示:早高峰和晚高峰时段路段内的路径流量明显降低,在其他时段,优化后的路径流量也不同程度下降,且路网模型越复杂,该优化方法的调度效果越好。

面向高速公路连续瓶颈的协同可变限速控制

高速公路瓶颈处极易因通行能力受限而诱发交通拥堵,进而导致通勤时间延长、燃料消耗增加、驾驶舒适性降低,尤其是在连续多瓶颈处,更容易对道路网络造成连锁反应而大范围增加事故风险。既有拥堵控制策略聚焦于孤立瓶颈处拥堵消除,通过对多个瓶颈路段实施多个孤立瓶颈控制策略,由于控制策略间交通状态与控制参数缺乏协同,致使控制效果受限,且极易因策略协同失衡导致更为复杂的交通拥堵。本文提出一种基于模型预测控制方法的连续多瓶颈拥堵消除的协同可变限速控制策略:首先,针对连续多瓶颈主动管控场景改进元胞传输模型,以模拟高速公路多瓶颈生成、通行能力下降、随机交通流波动和可变限速控制状态与效果;其次,基于拉格朗日坐标系改进LWR模型,以精准预测交通拥堵场景下的交通流随机状态;再次,构建以多瓶颈路段总体交通运行状态作为输入的可变限速控制策略,并采用反馈式控制框架协同多瓶颈可变限速控制策略;最后,通过构建仿真实验测试了所提出控制策略消除连续瓶颈处拥堵的控制效率,并与其他控制策略进行了效果对比。实验结果表明,本文所提出的协同可变限速策略可有效消除连续瓶颈的多处拥堵,且控制效果显著优于其他控制策略,车辆总行程时间和总延误时间分别降低21.3%和70.6%。

高架道路复合式互通立交总体设计要点研究

高架道路复合式互通立交总体设计以提高交通效率、保障交通安全、融入城市环境、提升城市形象和实现可持续发展为目标,是城市交通规划的重要组成部分。文章分析了高架道路复合式互通立交的特征与设计的基本原则,从前期准备工作、互通立交造型设计、全互通立交跨径布置、高架连续梁断面设计等方面阐述了高架道路复合式互通立交总体设计要点。旨在提高高架道路复合式互通立交总体设计水平,最大限度地减少交通事故的发生,从而保障道路行车安全。

基于边缘计算的交叉口信号自动控制

交叉口信号控制需及时响应交通流量的变化,特别是在高峰时段,需要快速、准确地进行调整,以确保交通顺畅.为此,提出基于边缘计算的交叉口信号自动控制方法.该方法利用边缘计算预测交通交叉路口的车流量.并以最小化车辆延误时间及强化通行能力为目标,引入二流理论描述研究区域路网的服务水平和拥堵状态,建立交通路段的流量-密度模型,进而完成信号灯自动控制.实验结果表明:提出的方法能够准确预测交叉路口的车流量,并有效缩短车辆的排队长度,能够对交叉路口的信号灯实现有效控制.

温州瓯江路桃花岛路段车辆交通流统计分析

在新一轮“碳达峰,碳中和”的战略目标面前,基于城市道路车辆行驶特征的调研有助于推动城市绿色高效交通的发展。该研究选取温州沿江瓯江路桃花岛路段作为研究对象,基于摄像采集的方式观察统计选定路线上的车辆流的变化情况,从道路不同车型占比、车辆行驶速度、车道换道率等方面进行数据统计分析。结果表明,观测路段小轿车车型的行驶速度呈现出一定的时间蛰伏特征,而货车车型相对规律,保持稳定的速度在路段上行驶。同时,车道平均密度与车道换道率有一定的正相关性。

基于SMA-SVR模型的城市道路短时交通流预测

短时交通流预测是动态交通控制与管理领域的关键问题之一。由于不确定性和非线性的存在,短时交通流预测仍然是一项具有挑战性的任务。为了提高短时交通流预测的准确性,通过提出一种基于黏菌算法(Slime Mould Algorithm,SMA)优化的支持向量回归模型(Support Vector Regression,SVR)研究了短时交通流的预测。收集蚌埠市东海大道-曹山路交叉口工作日早晚高峰交通流量数据,利用SMA对SVR模型的惩罚参数和核函数参数进行高效寻优,建立SMA-SVR模型进行了案例验证。研究结果表明,相比于原始SVR模型以及基于粒子群优化算法和麻雀搜索算法的SVR模型,SMA-SVM模型预测精度是最高的,即R 2=0.97054,RMSE=47.7826,MAPE=7.1703%,并且迭代收敛速度也是最快的。可见,SMA-SVR模型能够较好地适配于城市道路的短时交通流预测。

基于数值试验的道路智能模拟试验方法研究

数值试验是一种利用数学模型和计算机技术来模拟和分析复杂系统的方法,广泛应用于工程、科学研究和数据分析等领域。道路智能模拟作为数值试验的一个分支,重点在于模拟和分析道路设计、交通流量、车辆安全性能、环境影响以及智能交通系统的各个方面。这种模拟试验方法能够提供对现实世界中交通系统行为的深入理解,帮助研究人员和工程师优化道路设计,提高交通效率,降低事故率,同时考虑到环境保护和可持续发展的需求。

市政道路工程中的交安设施技术要点与应用分析

道路交通标志、标线、交通信号灯、道路护栏、隔离栅、视线诱导标、防眩板等交通安全设施是引导道路使用者有秩序使用道路、促进道路交通安全、提高道路运行效率的设施。基于交通安全设施本身的安全警示作用,结合市政道路工程,在施工期间,对既有道路交通的占用对市民出行带来的交通压力和安全隐患,提出了对交通流量进行分析研判,并给出了几种交通拥堵的解决方式,优化了施工作业区的道路断面布置。结合作业区标志、标线及信号灯的合理运用,改善了工程施工带来的诸多影响,提高了道路通行效率,保障了市民出行的安全。

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。

远洋渔业基地交通体系规划研究——以福州(连江)国家远洋渔业基地为例

文章以福州(连江)国家远洋渔业基地为实例,从交通特性出发,系统研究基地交通体系规划工作内容与技术路径,以期为大型物流流通基地规划提供借鉴。基于水产品对运输时耗敏感性,基地交通体系构建应立足于区域交通网络的一体化,注重内外交通的衔接与融合,以及交通运行的有序与协同,通过完善干线通道,优化运输模式,强化骨架路网,提升节点效率,打造高效经济、顺畅便捷、安全可靠的交通环境。

道路交通网络设计与规划研究

随着城市化进程的加速和人口的增长,道路交通网络的设计与规划变得尤为重要。通过对道路交通网络设计与规划的研究,可以提高交通系统的运行效率、减少交通拥堵并改善出行体验,文章旨在为城市的可持续发展起到积极的推动作用。