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混合策略改进WOA-BiLSTM的快速路出口匝道车速预测

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：何庆龄裴玉龙侯琳刘静潘胜东北林业大学土木与交通学院

本文针对现有元启发式算法在优化神经网络预测车速过程中收敛速度慢和误差大的问题，提出基于IWOA-BiLSTM的快速路出口匝道车速预测方法。首先，采用Circle混沌映射取代鲸鱼优化算法中随机产生的初始种群，增加种群的多样性和质量。其... 详细信息

本文针对现有元启发式算法在优化神经网络预测车速过程中收敛速度慢和误差大的问题，提出基于IWOA-BiLSTM的快速路出口匝道车速预测方法。首先，采用Circle混沌映射取代鲸鱼优化算法中随机产生的初始种群，增加种群的多样性和质量。其次，使用精英反向学习策略，提高种群个体择优位置的多样性，降低算法陷入局部最优和过早收敛的风险。最后，采用余弦函数改变自适应收敛因子和引入惯性权重的策略，在保留鲸鱼优化算法优点的前提下，平衡算法的全局搜索和局部开发能力。仿真结果表明，与现有元启发式算法和车速预测模型相比，IWOA算法在寻优求解精度、收敛速度和预测精度等方面均有明显提升。

关键词：交通运输规划与管理出口匝道车速预测鲸鱼优化算法混合策略双向长短时神经网络

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面向出口匝道分流的协同换道策略研究

长沙理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期21卷 141-149页

作者：王正武滑肖月长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114

【目的】提高网联高速出口匝道路段通行效率,降低交通事故风险,保障分流车辆通行秩序。【方法】针对出口匝道上游智能网联车辆(connected automated vehicle,CAV)的换道行为所导致的交通紊乱问题,提出一种协同换道策略。兼顾通行效率和... 详细信息

【目的】提高网联高速出口匝道路段通行效率,降低交通事故风险,保障分流车辆通行秩序。【方法】针对出口匝道上游智能网联车辆(connected automated vehicle,CAV)的换道行为所导致的交通紊乱问题,提出一种协同换道策略。兼顾通行效率和舒适度,以研究时段内所有CAV平均速度、平均加速度变化率的加权和最小为目标,以速度、加速度、加速度振动、换道起点与分流点的纵向距离等为约束,构建CAV动态速度协同优化模型,有计划地优化每个时段每辆CAV的速度。采用Gurobi优化器求解协同控制模型,并使用SUMO软件建立仿真场景评估协同控制效果。【结果】与无控制情形相比,所提出的协同方法在不同总流量和分流比例下能使车辆平均速度最高提高17.7%,总延误降低75.9%以上,平均加速度变化率改善9.3%以上;当分流比例一定时,一定总流量情况下,总流量越高平均速度、平均加速度变化率改善效果越好;在安全换道所要求的最小纵向距离约束下,出口匝道路段通行效率最高。【结论】在不同总流量和分流比例下,协同策略可为换道车辆创造换道间隙,改善通行效率,提高乘客舒适度。

关键词：智能网联车辆出口匝道通行效率协同控制交通控制

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高架出口匝道下游交叉口信号控制方法研究

城市道桥与防洪 2024年第1期 226-229,M0019页

作者：阳杰中国市政工程西南设计研究总院有限公司四川成都610218

城市高架快速路与地面道路,主要通过出口匝道及其下游交叉口进行交通转换,高峰时段出口匝道及下游交叉口交通拥堵频发。以元胞传输模型为基础,构建出口匝道及下游交叉口交通预测模型;采用动态调整周期时长和信号相位的控制策略,建立基... 详细信息

城市高架快速路与地面道路,主要通过出口匝道及其下游交叉口进行交通转换,高峰时段出口匝道及下游交叉口交通拥堵频发。以元胞传输模型为基础,构建出口匝道及下游交叉口交通预测模型;采用动态调整周期时长和信号相位的控制策略,建立基于元胞传输模型的交叉口信号控制模型。以排队长度、绿灯和周期时长为约束条件,以各进口道加权平均延误为目标函数,进行信号配时动态优化。以成都市实例匝道和交叉口进行验证,表明本文提出信号控制策略可有效降低此类交叉口的饱和度、延误和排队长度,提升其通行效率。

关键词：出口匝道交叉口元胞传输模型信号控制

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高速公路互通立交出口匝道安全设计与评价

运输经理世界 2024年第19期 22-24页

作者：周鹏俞谦中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

为了提高高速公路互通立交建设水平,总结了互通立交常见出口匝道的特征,从平面、纵断面、横断面线形元素及减速车道选型、长度等方面分析互通立交出口匝道的安全设计要点;同时,以某高速公路服务型互通立交的B匝道和C匝道为研究对象,基... 详细信息

为了提高高速公路互通立交建设水平,总结了互通立交常见出口匝道的特征,从平面、纵断面、横断面线形元素及减速车道选型、长度等方面分析互通立交出口匝道的安全设计要点;同时,以某高速公路服务型互通立交的B匝道和C匝道为研究对象,基于运行速度和驾驶员的速度感知误差评价了其安全性,研究成果可为互通立交设计提供理论指导。

关键词：互通立交出口匝道线形设计减速车道运行速度

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基于预信号的快速路出口匝道衔接交叉口控制优化方法

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中国公路学报 2023年第10期36卷 269-280页

作者：吴场建任刚曹奇陈永恒东南大学交通学院江苏南京211189 吉林大学交通学院吉林长春130022

为了缓解城市快速路出口匝道与下游平面交叉口衔接区域车流交织引发的交通拥堵问题,提出了一种基于预信号的快速路出口匝道衔接交叉口优化控制方法。分析了车辆从驶入衔接区域至驶出衔接交叉口的运行过程,结合不同情况下的车辆到达-驶... 详细信息

为了缓解城市快速路出口匝道与下游平面交叉口衔接区域车流交织引发的交通拥堵问题,提出了一种基于预信号的快速路出口匝道衔接交叉口优化控制方法。分析了车辆从驶入衔接区域至驶出衔接交叉口的运行过程,结合不同情况下的车辆到达-驶离图示,构建了包含匝道衔接段交织延误、预信号控制延误和主信号控制延误的交叉口车辆延误计算模型。在此基础上,以衔接交叉口区域车均延误最小为优化目标,考虑了交叉口信号配时、车道分配以及排队长度等方面的约束条件,构建了基于预信号的快速路出口匝道衔接交叉口交通组织优化模型。并建立了粒子群算法对优化模型进行求解。为了验证预信号优化模型的应用效果,以长春市典型的快速路和衔接交叉口为研究对象进行案例分析,并设计了6种交通场景以验证不同几何条件、左转交通比例、交叉口饱和度下的交通效益改善情况。研究结果表明:通过设置预信号和排序区,交叉口的车辆延误和停车次数均明显降低,分别降低27.94%和12.00%,其中出口匝道驶出车流降低最为显著。灵敏性分析表明:所提出的预信号控制模型能适用于不同交通情景,并且在车道数较多、左转交通占比大以及饱和度较大的出口匝道衔接交叉口能取得较大的交通效益。研究成果可以为城市快速路出口匝道衔接区域的交通管控提供支持。

关键词：交通工程控制策略组合优化出口匝道衔接交叉口预信号

基于预信号的城市快速路出口匝道衔接交叉口控制方法

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Journal of Southeast University(English Edition) 2023年第1期39卷 8-16页

作者：陈永恒吴场建王鑫李婉宁李浩楠吉林大学交通学院长春130022 东南大学交通学院南京211189 中国民航大学空中交通管理学院天津300300 长春市规划编制研究中心长春130028

为了提高城市快速路出口匝道与下游衔接交叉口的通行效率,提出了一种基于预信号的出口匝道衔接交叉口控制方法.分析流量流向分布特征,构建衔接区域换道延误计算模型;利用交通波理论,建立预信号上游排队长度和排序区长度模型;考虑主信号... 详细信息

为了提高城市快速路出口匝道与下游衔接交叉口的通行效率,提出了一种基于预信号的出口匝道衔接交叉口控制方法.分析流量流向分布特征,构建衔接区域换道延误计算模型;利用交通波理论,建立预信号上游排队长度和排序区长度模型;考虑主信号配时参数约束和排队长度约束优化,得到预信号配时参数以及预信号设置位置.案例分析结果表明,预信号方法可以显著提高衔接交叉口的通行能力,降低车均延误.通过数值仿真研究了左转交通比例、交通流及匝道衔接段长度对模型的影响,证实了所提模型的有效性和优越性.

关键词：交通工程出口匝道预信号排序区交通波理论

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带出口匝道隧道纵向通风延迟效应研究

现代隧道技术 2022年第S1期59卷 332-339页

作者：高成博王欣中铁科学研究院有限公司成都610032

通过现场测试结合理论分析,研究带出口匝道隧道纵向通风系统的流场动态响应特性,建立对应的通风延迟效应预测模型,分析风机开启区段、台数对延迟效应的影响规律。研究表明:相比在分流后开启风机,在分流前主线开启相同台数的风机,隧道主... 详细信息

通过现场测试结合理论分析,研究带出口匝道隧道纵向通风系统的流场动态响应特性,建立对应的通风延迟效应预测模型,分析风机开启区段、台数对延迟效应的影响规律。研究表明:相比在分流后开启风机,在分流前主线开启相同台数的风机,隧道主线稳定速度增幅较大,稳定时间也明显较快。风机开启后,在非风机开启段中响应较快的一段可能出现最大风速超过稳定风速的超调情况。超调可一定程度上缓解响应较慢的一段的滞后,加快风机开启段流速的响应速度,但超调段的稳定时间增加。

关键词：城市隧道纵向通风出口匝道延迟效应理论分析现场试验

城市快速路出口匝道行车风险评价模型及应用验证

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安全与环境学报 2022年第1期22卷 28-35页

作者：胡立伟田海龙赵雪亭尹宇凌浩晗昆明理工大学交通工程学院昆明650500

为了准确描述城市快速路出口匝道行车风险,针对城市快速路出口匝道区域,提出了基于影响系数的出口匝道行车风险模型。首先对城市快速路出口匝道进行区段划分,接着分析城市快速路出口匝道行车风险源及其影响因素。通过分析城市快速路出... 详细信息

为了准确描述城市快速路出口匝道行车风险,针对城市快速路出口匝道区域,提出了基于影响系数的出口匝道行车风险模型。首先对城市快速路出口匝道进行区段划分,接着分析城市快速路出口匝道行车风险源及其影响因素。通过分析城市快速路出口匝道区域换道行驶和跟驰行驶状态下车辆碰撞的安全限制条件,选取对应状态下的车辆行驶风险函数和评价指标,运用影响系数法确定各评价指标的聚合权重,从而建立城市快速路出口匝道区域行车风险评价模型,并提出行车风险等级对照表。最后利用模型对昆明市北二环快速路小屯立交至海屯路出口匝道区域进行行车风险计算,确定行车风险等级,并确定该出口匝道区域换道状态和跟驰状态下高风险路段。研究表明,该模型对城市快速路出口匝道区域行车风险能有效辨识及划分,能够为城市快速路交通安全管理提供有力支撑。

关键词：安全管理工程出口匝道风险评价模型影响系数法行车风险

高速公路单车道出口匝道车辆驶出特性及安全性影响研究

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公路 2023年第7期68卷 333-342页

作者：刘智马强强邵海鹏方瑞韬林涛中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安市710075 长安大学运输工程学院西安市710064 长安大学生态安全屏障区交通网设施管控及循环修复技术交通运输行业重点实验室西安市710064

为探究高速公路单车道出口匝道分流车辆驶出匝道过程中的运行特性及安全性影响,基于西安市近郊高速公路直接式与平行式出口匝道无人机视频实测数据,利用Tracker软件提取分流车辆横向和纵向的位置、速度、加速度等指标,以Python作为分析... 详细信息

为探究高速公路单车道出口匝道分流车辆驶出匝道过程中的运行特性及安全性影响,基于西安市近郊高速公路直接式与平行式出口匝道无人机视频实测数据,利用Tracker软件提取分流车辆横向和纵向的位置、速度、加速度等指标,以Python作为分析平台使用聚类分析法对参数进行聚类,并通过巴特沃斯滤波器对聚类的点进行平滑处理。结果表明:直接式出口匝道车辆总平均速度70.52 km/h,小于平行式出口匝道的81.50 km/h,且在横向、纵向以及总的速度标准差和加速度标准差均小于平行式出口匝道,表明直接式出口匝道在行驶方面的安全性优于平行式出口匝道;直接式驶出点集中在(20~70 m);平行式驶出点集中在(50~120 m)。研究成果对高速公路出口匝道分流区精细化设计、车速管理和车路协同下直接式与平行式出口匝道的分流速度以及位置提供数据支撑和理论参考。

关键词：交通安全高速公路出口匝道安全性聚类分析法巴特沃斯滤波器无人机视频