高速公路互通立交分合流区车道级行驶速度特性及短时预测模型研究

作     者：吴玲 刘建蓓 马小龙 刘玮蔚 王元庆 WU Ling;LIU Jian-bei;MA Xiao-long;LIU Wei-wei;WANG Yuan-qing

作者机构：中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安市710065 西安航空学院车辆工程学院西安市710077 长安大学运输工程学院西安市710018 

基　　金：国家重点研发计划项目,项目编号2017YFC0803900 国家重点研发计划项目,项目编号2022YFC3002600 陕西省自然科学基础研究计划项目(一般项目(青年)),项目编号2022JQ-540 

出 版 物：《公路》 (Highway)

年 卷 期：2023年第68卷第11期

页      码：182-191页

摘      要：为研究高速公路互通立交分/合流区行驶速度特性,采用基于无人机视频的实时交通参数获取方法,提取试验路段全样本高精度时序速度数据,对比分析互通立交分流区和合流区车道级速度分布差异;研究不同车型速度特性;针对时序数据的长期依赖问题,构建基于时序Transformer的车道级行驶速度短时预测模型,运用平均绝对误差(MAE)和相对误差指标(MAPE)对比分析不同车道的预测精度。分析结果表明:分/合流区施划虚实线两侧客货车道切换过程中,速度变化幅度最大,且2个车道速度离散度最高;分/合流区速度分布基本符合内侧车道实际运行车速比外侧车道高的特性,但合流影响区加速车道较相邻主线车道速度统计值高;主线最高限速值与各车道85%分位车速平均差值为11.77km/h;两种车型速度分布总体呈现双峰特征,且小型车速度分布更为离散;最终所构建的模型预测准确率可达到98.35%,平均绝对误差为0.996km/h。上述结果表明:在工程设计、安全设施布置优化等方面需考虑客货车道的速度顺适过渡以及加速车道和相邻主线车道的速度协调性关系;主线限速标准对于互通分/合流区并不完全适用,驾驶人车速控制主要受行车环境和驾驶需求影响;小型车较大型车安全性差;本文所建立的时序Transformer模型适应于高速公路互通立交分/合流区所有车道短时速度预测,且模型效果较好,可为后续长时交通流参数预测奠定基础。

主 题 词：交通安全 速度预测 Transformer模型 高速公路互通立交 车速控制 

学科分类：08[工学] 082303[082303] 082302[082302] 0823[工学-农业工程类] 

馆 藏 号：203124656...