基于改进的时空图卷积网络的交通流预测模型研究

智能交通系统(ITS)作为协调城市交通的核心正快速发展,而交通流量预测是智能交通系统的重要组成部分,被视为成功部署ITS的关键因素.由于交通网络的复杂空间拓扑结构,使交通流量表现出高阶非线性及动态时空复杂性.为更好地对交通网格数据进行预测,文章提出了一种新的时空网络模型DCSTGCN,具备以下特点:1)将切比雪夫多项式(Ch)应用于图卷积神经网络,结合自扩散卷积将传统的固定式交通拓扑结构进行转换,使其更具有随机性、动态性;2)加入空间Transformer模型,在考虑数据异质性问题的同时,利用多头自注意力机制考虑节点、本地邻居节点以及非本地节点的多属性问题,从高维的子空间进行考虑节点之间的隐藏特征信息;3)将时间Transformer与1×1的二维卷积神经网络(Conv2d)相结合,对交通流时间序列信息进行多重权重分配获取重要的时间特征,利用Conv2d网络进行预测输出.通过试验验证,表明该方法模型优于多种对比基线模型.     

交通流双车跟驰模型与数值仿真

基于全速度差(FVD)模型,考虑双前车信息的影响,提出了交通流双车跟驰模型.通过线性稳定性分析,得到了改进模型的稳定性条件. 与FVD模型对比研究表明,改进模型的稳定区域有明显增加.数值模拟结果表明,改进模型通过调节次近邻前车信息,可以避免FVD模型中因为反应系数较小时出现负速度的缺陷.同时也表明次近邻前车对交通流存在不可忽视的影响. 关键词： 交通流 双车跟驰模型 模拟     

基于元胞自动机的行人和机动车相互干扰机理研究

在行人流量大的人行横道处,机动车和行人之间存在较为严重的干扰.通过引入行人和机动车的冲突干扰规则, 构建了能够刻画人行横道处机动车和行人相互干扰行为的元胞自动机模型.通过数值模拟研究了行人到达率、机动车到达率、 行人冒险穿越机动车道的阈值以及行人对机动车敏感系数等因素对机动车和行人流量的影响. 模拟结果显示,所提出的模型很好地反映了行人与机动车之间的干扰特性;随着行人冒险穿越机动车道的阈值的增加, 机动车流量增大,行人流量减小;随着行人对机动车敏感系数的增加,行人避让概率减小,机动车流量减小,行人流量增大. 所得结果对混合交通的控制和管理具有一定的指导意义.     

决定论性逐步加速交通流模型的渐近稳态行为

研究Nagel-Schreckenberg(NS)交通流元胞自动机模型在不考虑车辆随机延迟情况下的决定论性模型的基本图,即渐近稳态的车流平均速度作为车辆密度的函数关系．证明决定论性NS模型,在车流的自组织作用下,其渐近稳态的基本图,与决定论性Fukui-Ishibashi(FI)交通流模型的基本图完全相同．这个结果表明,若把FI交通流模型中的车辆突然加速方式（即车辆速度可以在仅仅一个时步内加速到其最高速限M或前方空距所允许的最大速度）,改变为车辆逐步加速方式（车辆速度在每一时步中最多仅能增加一个速度单位）,则车辆的自组织相互作用,并不会改变其车流的长时间渐近稳态行为． 关键词：     

高速车随机延迟逐步加速交通流元胞自动机模型

提出介于Nagel-Schreckenberg(NS)模型和Fukui-Ishibashi(FI)模型之间的一种新的一维交通流元胞自动机模型. 此模型采用NS模型中的车辆逐步加速方式,和FI模型中的仅最大速车可随机减速的车辆延迟方式.证明新模型的基本图,即车流渐近稳态的平均速度与道路上的车辆密度之间的函数关系与FI模型的完全相同.这也就是说,只允许最高速车辆可发生延迟的FI交通流模型,如果将其突然无限制加速方式(车辆可在一个时步内从零速加速到最高速限M或车头距离所允许的最大速度),改变为车辆的逐步有限加速 关键词： 交通流 元胞自动机模型 相变基本图 Nagel-Schreckenberg模型 Fukui-Ishibashi模型     

低维宏观交通流模型的稳定性和分岔分析

交通流模型的分岔点对应临界的交通状态,对研究交通流的稳定性具有重要的理论意义.为了分析宏观交通流模型的分岔特征,通过对低维宏观交通流模型的求解得到两个平衡点,并讨论了其稳定性,发现该模型存在一个跨临界分岔点.数值仿真验证了结论的正确性,并且在一定条件下,通过改变响应时间会影响到最终的平衡状态.     

PBN航路航班流模型及容量计算

下一代航空运输系统中的空中高速性能基导航航路具有单向、无交叉、对性能限制、高密度运行等特点.以下一代航空运输系统的运行规则为基础,引入航班交通流流量、密度、速度基本函数和关系等式;结合地面交通流理论,对空中高速性能基导航单层航路建立了航班流模型.再通过对航路航班流速度-密度关系的分析,推导出稳定平衡状态下的流量-密度模型.模型可用于航路流量和容量评估,用其对终端区航班容量进行研究,结果符合相关数据.模型明确了缩减航空器尾流间隔可以提高终端区航路流量.     

交通流相变过程的能量谱分析

为研究交通流相变过程问题,对一维交通流进行元胞自动机模拟,进行截面车流率数据提取,并将数据经过离散的傅里叶变换进行能量谱分析．研究结果发现：在阻塞相,系统周期即为因采用周期边界条件而形成的交通激波周期;在高密度区所对应的同步交通流状态中,系统中仍然存在着周期性波动,该周期明显异于交通激波周期,因而其形成原因不能简单归结为周期边界条件的影响;在低密度区对应的自由流状态下,没有此类波动存在．     

A New Macro Model for Traffic Flow on a Highway with Ramps and Numerical Tests

In this paper, we present a new macro model for traffic flow on a highway with ramps based on the existing models. We use the new model to study the effects of on-off-ramp on the main road traffic during the morning rush period and the evening rush period. Numerical tests show that, during the two rush periods, these effects are often different and related to the status of the main road traffic. If the main road traffic flow is uniform, then ramps always produce stop-and-go traffic when the main road density is between two critical values, and ramps have little effect on the main road traffic when the main road density is less than the smaller critical value or greater than the larger critical value. If a small perturbation appears on the main road, ramp may lead to stop-and-go traffic, or relieve or even eliminate the stop-and-go traffic, under different circumstances. These results are consistent with real traffic, which shows that the new model is reasonable.     

各向异性交通流动力学模型的波动特性

对姜锐等人最近提出的一种新的交通流动力学模型的波动特性进行了分析.该模型中,不存在大于宏观车流速度的特征速度,从而满足交通流各向异性的要求.线性稳定性分析发现,新模型在一定条件下保持稳定,文中给出了稳定条件判定标准.分析指出,这一模型的波由一阶波和二阶波两种层次构成,既允许交通光滑波的存在,也充许交通激波的存在,但是其激波条件与其它相关模型有明显区别.正是这种区别,使得新模型在处理某些交通问题(如车辆倒退现象)上更加符合实际车流情况.