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基于收费数据时间和空间关系的高速公路收费站流量预测

和婧  
【摘要】:对高速公路收费站流量变化趋势的准确掌握,是交通部门做出有效管理和及时实施管控措施的前提。对高速公路收费站流量进行有效预测,有利于交通出行者进行路径规划,交通管理者进行交通管制,交通决策者对收费站人员科学排班以及合理地开关收费车道。现有研究对高速流量的预测大多以断面为研究对象,以收费站为对象的研究多数基于收费站流量的时间相关性进行,难以应对突发事件对交通流量的影响,从而精准预测高速公路收费站的交通流量。随着现代交通信息采集技术的发展,高速公路联网收费数据的全覆盖,结合高速公路收费站间的时空关系进行分析研究,进而对收费站流量进行预测,对缓解交通拥堵、实现路径选择、收费站资源合理配置具有理论和实践意义。论文通过分析收费站流量的时间相关性,建立了基于时间相关性的流量预测模型,通过分析高速公路收费站间流量的时空关系,提出了一种考虑车辆时延性以及离散性的流量转移系数计算方法,在此基础上建立了时空相关性与时间相关性结合的收费站流量预测模型,对高速公路收费站流量进行预测。主要内容包括:(1)基于时间相关性的收费站流量预测方法。针对现有基于时间相关性的收费站流量预测方法多为线性方法,结构较为简单且预测精度差。为此,本文通过对收费站流量数据进行时间关联性分析,提出了一种用PSO方法优化的LSSVM模型利用核函数映射到高维空间进行高速公路收费站流量的预测。利用重庆市高速公路联网收费数据进行实验分析,结果表明本文的估计方法具有适用性和有效性。(2)考虑车辆时延性及离散性的收费站间流量时空关系分析方法。针对现有高速公路收费站间时空关系分析未考虑车辆离散性,以及分析车辆时延性时假设条件过于理想的不足,对车辆的离散性以及时延性进行了分析,提出了考虑车辆时延性以及离散性的高速公路收费站间时空关系分析方法。通过历史重庆市高速公路联网收费数据进行实验验证,实验结果验证了本文提出方法的有效性。(3)时空相关性和时间相关性结合的收费站流量组合预测方法。在前文估计结果的基础上建立了基于时间相关性和时空相关性相结合的高速公路收费站流量组合预模型。最后选择重庆市高速公路联网收费数据对本文提出的方法进行实验分析,验证其适用性和有效性。综上所述:本文提出的基于联网收费数据时空相关性的收费站流量预测模型考虑了收费站历史流量以及路网其他收费站流量的影响,具有较好的预测效果,对交通执法部门指挥调度、收费站资源合理配置、出行者路径选择提供有效参考。


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