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基于多智能体深度强化学习的高速公路可变限速协同控制方法

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同济大学学报(自然科学版) 2024年第7期52卷 1089-1098页

作者：余荣杰徐灵章锐辞同济大学道路与交通工程教育部重点实验室浙江杭绍甬高速公路有限公司

面向高速公路多路段可变限速协同控制需求，针对高维参数空间高效训练寻优难题，提出了应用多智能体深度确定性策略梯度（MADDPG）算法的高速公路可变限速协同控制方法。区别于既有研究的单个智能体深度确定性策略梯度（DDPG）算法，MAD... 详细信息

面向高速公路多路段可变限速协同控制需求，针对高维参数空间高效训练寻优难题，提出了应用多智能体深度确定性策略梯度（MADDPG）算法的高速公路可变限速协同控制方法。区别于既有研究的单个智能体深度确定性策略梯度（DDPG）算法，MADDPG将每个管控单元抽象为具备Actor-Critic强化学习架构的智能体，在算法训练过程中共享各智能体的状态、动作信息，使得各智能体具备推测其余智能体控制策略的能力，进而实现多路段协同控制。基于开源仿真软件SUMO，在高速公路典型拥堵场景对提出的控制方法开展管控效果验证。实验结果表明，提出的MADDPG算法降低了拥堵持续时间和路段运行速度标准差，分别减少69.23%、47.96%，可显著提高交通效率与安全。对比单智能体DDPG算法，MADDPG可节约50%的训练时间并提高7.44%的累计回报值，多智能体算法可提升协同控制策略的优化效率。进一步，为验证智能体间共享信息的必要性，将MADDPG与独立多智能体DDPG(IDDPG)算法进行对比：相较于IDDPG,MADDPG可使拥堵持续时间、速度标准差均值的改善提升11.65%、19.00%。

关键词：交通工程可变限速协同控制多智能体深度强化学习交通拥堵高速公路交通效率交通安全

高速公路隧道接近段视错觉控速标线信息感知研究

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公路交通科技 2024年第4期41卷 146-156页

作者：梁波秦杨张红杰刘涛文森重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆交通大学山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆400074 泸州市交通建设工程服务中心四川泸州646000 招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067

由于高速公路隧道洞口处存在黑洞效应,且隧道内外限速存在差异,因此,高速公路隧道洞口处成为事故高发路段。为了改善高速公路隧道洞口处行车的安全舒适性,常在隧道接近段布设视错觉控速标线给予驾驶员视觉冲击,起到提醒驾驶员安全减速... 详细信息

由于高速公路隧道洞口处存在黑洞效应,且隧道内外限速存在差异,因此,高速公路隧道洞口处成为事故高发路段。为了改善高速公路隧道洞口处行车的安全舒适性,常在隧道接近段布设视错觉控速标线给予驾驶员视觉冲击,起到提醒驾驶员安全减速的作用。本研究利用UC-win/Road软件建立仿真模型,通过室内模拟驾驶平台进行仿真试验,利用眼动仪对驾驶员视觉信息感知进行测量,选取物理指标速度降低率、最大减速度值和生理指标瞳孔直径变化率作为评价指标。基于加权RSR综合评价法,分别对行车道上不同闪现率的车速增加式视错觉控速标线(横向形、鱼刺形)和车道压缩式视错觉控速标线(正梳齿形、斜梳齿形)进行减速效果评价。结果表明:4种视错觉控速标线都具有影响驾驶员感知信息的能力,其影响程度从大到小为鱼刺形、横向形、正梳齿形、斜梳齿形;相同类型不同闪现率的视错觉控速标线减速效果存在差异性,相同闪现率下车速增加式视错觉控速标线减速效果较车道压缩式视错觉控速标线好;在满足行车舒适度要求下,快车道推荐布设闪现率为8 Hz的横向形视错觉控速标线,慢车道推荐布设闪现率为8 Hz的鱼刺形视错觉控速标线。

关键词：隧道工程视错觉控速标线加权RSR评价法高速公路隧道接近段信息感知

高速公路能否促进乡村振兴？——基于上海财经大学“千村调查”数据的研究

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财经研究 2024年第4期50卷 79-93页

作者：杨羊吴胜男张学良上海财经大学长三角与长江经济带发展研究院

农民增收是事关我国城乡协同发展、推动并实现共同富裕的重大经济问题。在“乡村振兴、交通先行”的政策背景下,文章使用上海财经大学“千村调查”以及OpenStreetMap数据考察了高速公路对农村家庭收入的影响。结果发现,高速公路对农村... 详细信息

农民增收是事关我国城乡协同发展、推动并实现共同富裕的重大经济问题。在“乡村振兴、交通先行”的政策背景下,文章使用上海财经大学“千村调查”以及OpenStreetMap数据考察了高速公路对农村家庭收入的影响。结果发现,高速公路对农村家庭收入有显著提升作用,且这一结论在一系列稳健性检验后依然成立。机制分析表明,高速公路提高了沿线地区非农产业发展水平和其他基础设施的配套水平,进而带来了农村家庭增收。异质性分析发现,高速公路增收效应主要来自工资性收入,这一结论从侧面验证了高速公路促进非农产业发展的作用机制。此外,由于我国农村往往具有劳动力过剩特征,且非农产业发展存在规模经济,因此村庄人口规模越大,高速公路的增收效应越明显。最后,高速公路对低收入家庭、中西部地区家庭的增收作用更为明显,这表明高速公路可降低农村地区的相对贫困和促进区域间农村协调发展。文章的政策含义在于,为进一步巩固扶贫成果、促进乡村振兴和实现共同富裕,提升交通基础设施可达性是一个可行策略。

关键词：高速公路家庭收入乡村振兴千村调查

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高速公路自洽能源系统规划中的经济性特点

交通运输工程学报 2024年第04期 56-70页

作者：黄仙叶笑容纪文童冯璋洁华北电力大学控制与计算机工程学院

为促进交通与能源融合发展，构建了以风-光-储为供电侧，高速公路用电设备为需求侧，且具有合理运行规则的高速公路自洽能源系统架构；以风-光-储设备数量为规划变量，系统等年值成本为优化目标，缺电概率和弃风弃光量等为约束条件，建... 详细信息

为促进交通与能源融合发展，构建了以风-光-储为供电侧，高速公路用电设备为需求侧，且具有合理运行规则的高速公路自洽能源系统架构；以风-光-储设备数量为规划变量，系统等年值成本为优化目标，缺电概率和弃风弃光量等为约束条件，建立了自洽能源系统的规划模型；将设定的系统运行规则转化成具体的运行策略，以西部某地区风、光历史数据及负荷需求数据为输入，进行了算例仿真。研究结果表明：微电网联通功率上限的提升可使自洽能源系统的经济成本明显下降，当微电网联通功率上限由0增加到1 000 kW时，系统等年值成本减少了8.53%;新能源消纳率的提高将造成经济成本抬升，过高的新能源消纳率追求甚至将导致经济成本的急速攀升，弃风弃光量约束力度的加强使新能源消纳率上涨了9.05%,等年值成本随之上涨了73.86%;负荷分级管理的应用可大幅降低系统经济成本，一级负荷的缺电概率上限不变，将二级和三级负荷的缺电概率上限从0分别改设为0.05和0.20时，自洽能源系统的等年值成本甚至减少了90.97%。可见，微电网联通、负荷分级管理的应用以及合理的新能源消纳率要求可使高速公路自洽能源系统规划的成本更具合理性。

关键词：道路工程自洽能源系统微电网群高速公路可再生能源新能源消纳率负荷分级管理

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高速公路自洽能源系统规划中的经济性特点

交通运输工程学报 2024年

作者：黄仙叶笑容纪文童冯璋洁华北电力大学控制与计算机工程学院

为促进交通与能源融合发展，构建了以风-光-储为供电侧，高速公路用电设备为需求侧，且具有合理运行规则的高速公路自洽能源系统架构；以风-光-储设备数量为规划变量，系统等年值成本为优化目标，缺电概率和弃风弃光量等为约束条件，建立了自洽能源系统的规划模型；将设定的系统运行规则转化成具体的运行策略，以西部某地区风、光历史数据及负荷需求数据为输入，进行了算例仿真。研究结果表明：微电网互联上限值的提升可使自洽能源系统的经济成本明显下降，当微电网联通功率上限值由0增加到1000kW时，系统等年值成本减少了8.53%；新能源消纳率的提高将造成经济成本抬升，过高的新能源消纳率追求甚至将导致经济成本的急速攀升，弃风弃光量约束力度的加强使新能源消纳率上涨了9.05%，等年值成本随之上涨了73.86%；负荷分级管理的应用可大幅降低系统经济成本，将一级、二级和三级负荷的缺电概率上限值从0分别改设为0、0.05和0.20时，自洽能源系统的等年值成本甚至减少了90.97%。可见，微电网互联、负荷分级管理的应用以及合理的新能源消纳率要求可使高速公路自洽能源系统规划的成本更具合理性。

关键词：道路工程自洽能源系统微电网群高速公路可再生能源新能源消纳率负荷分级管理

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高速公路混合交通流低碳分级限速管控策略

北京工业大学学报 2024年

作者：刘志远陶洪刘少韦华史云阳东南大学交通学院浙江省交通投资集团有限公司智慧交通研究分公司

为响应国家“双碳”目标号召，提升高速公路交通低碳化服务水平，推动高速公路“低碳”转型，面向自动驾驶网联车辆（Connected and Automated Vehicles， CAV）与人工驾驶车辆（Human Driven Vehicles， HDV）构成的新型混合交通流场... 详细信息

为响应国家“双碳”目标号召，提升高速公路交通低碳化服务水平，推动高速公路“低碳”转型，面向自动驾驶网联车辆（Connected and Automated Vehicles， CAV）与人工驾驶车辆（Human Driven Vehicles， HDV）构成的新型混合交通流场景，针对混行环境下高速公路瓶颈区域交通拥堵及其引发的高浓度尾气排放等一系列不利影响，提出了一种适用于混合交通流环境下的高速公路分级限速管控策略。结合CAV可控性优势，在传统可变限速（Variable Speed Limits， VSL）控制模型的基础上引入分级次数和安全降幅区间，实施更加精细化的管控，解决现有VSL策略灵活性差、响应速度慢等问题。控制模型以最小化控制路段内车辆总行程时间（Total Travel Time， TTT）和低碳环保等指标(NOx、CO)构建控制优化目标，在保证通行效率的前提下，兼顾碳排放控制；考虑混行状态下CAV与HDV不同交通流特性及交互特性，建立可模拟混合交通流在实际场景中运行情况的仿真环境，对模型控制的有效性进行对比验证。实验结果表明在40% CAV渗透率下（CAV车辆在总车辆数中的占比40%），在交通流量仅降低了0.92%时，各项低碳环保指标，例如CO排放量、NOx排放量、PMx排放量、HC排放量、CO2排放量、燃油平均消耗分别降低了33.33%、15.36%、19.97%、27.32%、13.01%、13.01%。研究结果为进一步推动混合交通流环境下的高速公路“低碳”转型、服务双碳目标，在一定程度上兼顾通行效率与碳排放控制，实现了控制效果与建设成本的平衡。

关键词：智能交通可变限速控制混合交通流交通仿真低碳交通高速公路

高速公路建设与城市蔓延——基于微观土地利用栅格数据的研究

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世界经济文汇 2024年第2期 86-103页

作者：孟美侠霍哲商玉萍上海财经大学城市与区域科学学院、长三角与长江经济带发展研究院上海财经大学城市与区域科学学院合肥工业大学经济学院

本文从“面积—密度—紧凑度”多维度刻画了2001—2016年中国城市蔓延的典型事实,并实证检验了高速公路建设对城市蔓延的影响及其作用机制。研究发现:(1)样本期间,我国城镇化早期出现的城市建成区密度低、紧凑度低的蔓延现象正在被扭转... 详细信息

本文从“面积—密度—紧凑度”多维度刻画了2001—2016年中国城市蔓延的典型事实,并实证检验了高速公路建设对城市蔓延的影响及其作用机制。研究发现:(1)样本期间,我国城镇化早期出现的城市建成区密度低、紧凑度低的蔓延现象正在被扭转。(2)高速公路建设抑制了城市蔓延,能够通过集聚效应和去中心化效应,引导城市以更加紧凑的形式进行空间扩张。(3)异质性分析表明,高速公路对规模更大、距中心城市更近的城市的影响更强。(4)进一步聚焦于土地栅格层面,证实了新增建成区土地沿着高速公路实现紧凑式发展的微观事实,与城市层面的结论相互验证。

关键词：高速公路城市蔓延紧凑度土地利用栅格

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高速公路小净距互通立交车辆纵向运行特性

交通信息与安全 2024年第2期42卷 147-157页

作者：王延鹏张杰潘存书陈正欢徐进重庆交通大学交通运输学院重庆400074 中信科智联科技有限公司重庆400041 重庆交通大学山区复杂道路环境“人-车-路”协同与安全重庆市重点实验室重庆400074

为明确车辆在高速公路小净距互通立交的纵向运行特性,在G50沪渝高速公路重庆段的白杨沟立交和跑马坪立交,开展了38位被试的实车驾驶试验。利用车载仪器采集了自然驾驶状态下的车辆运行速度以及纵向加速度等参数,计算了速度极差、带宽以... 详细信息

为明确车辆在高速公路小净距互通立交的纵向运行特性,在G50沪渝高速公路重庆段的白杨沟立交和跑马坪立交,开展了38位被试的实车驾驶试验。利用车载仪器采集了自然驾驶状态下的车辆运行速度以及纵向加速度等参数,计算了速度极差、带宽以及聚集系数,分析了驾驶行为的约束性以及速度变化特征。提取了纵向加速度连续变化曲线的峰值,研究了纵向加速度的累积频率、概率分布特性以及特征百分位值。结果表明:在小净距区段,合流区与分流区相互重叠,车辆交织行为增多,车辆间干涉严重,速度极差较大,离散性较高;断面速度总体呈现偏态分布,小净距区段断面速度区间大于其它断面。纵向加速概率分布曲线总体呈现偏态分布,加速度负值分布区间大于正值分布区间;小净距区段交通环境相对更复杂,驾驶人操作更加谨慎,与常规净距立交相比,小净距立交纵向加速度平均值低0.28 m/s^(2)。汇入过程中,驾驶人对加速度的选择存在一定差异,偏向于较大的加速度正值(0.542 m/s^(2))与较低的加速度负值(-0.081 m/s^(2))。然而,驶出过程中,驾驶人对加速度的选择具有一定趋同性,加速度正值(0.300 m/s^(2))与负值(-0.350 m/s^(2))差异性小;男性驾驶人纵向操作频率高于女性,幅度低于女性,不同驾驶风格驾驶人纵向加速度变化趋势具有一定的趋同性。

关键词：交通工程小净距立交驾驶行为高速公路行驶速度加速度

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高速公路改扩建工程超高设置探讨

公路 2024年第7期69卷 256-261页

作者：谢可赵百磊中交第二公路勘察设计研究院有限公司武汉市430056

为满足高速公路改扩建工程中充分保障驾驶安全和充分利用既有工程的目标,结合改扩建工程特点,总结了改扩建工程超高设置原则,探讨了改扩建工程中圆曲线超高及超高过渡段设置方式。提出了采用横向力系数控制改扩建工程中圆曲线超高值的方... 详细信息

为满足高速公路改扩建工程中充分保障驾驶安全和充分利用既有工程的目标,结合改扩建工程特点,总结了改扩建工程超高设置原则,探讨了改扩建工程中圆曲线超高及超高过渡段设置方式。提出了采用横向力系数控制改扩建工程中圆曲线超高值的方法,进而判断能否维持现状横坡;当既有老路回旋线长度不足时可将部分超高过渡段布设在直线上,以此解决现状回旋线长度小于改扩建所需超高过渡段长度的问题;通过在改扩建工程超高过渡段增设路拱线的方法,改善超高过渡段排水不畅问题。所提出的设计思路在京港澳高速、沈海高速改扩建工程部分路段应用中取得了积极效果,可为其他改扩建工程超高及过渡段设计提供参考。

关键词：高速公路改扩建工程圆曲线超高超高过渡段横向力系数双路拱