基于宏观交通流模型的高速公路路段拥堵预警方法

摘要

当前高速公路拥堵已成为阻碍交通系统正常运行的一个重要问题，交通拥堵预警方法可为交通管理部门提供准确的拥堵预测信息，从而及时采取措施来避免或缓解交通拥堵。鉴于此，提出了一种基于宏观交通流模型的高速公路拥堵预警方法，可在缺乏高质量数据的情况下使用。首先，对历史交通流量数据进行时空特性分析，掌握拥堵时变规律；随后，以Underwood、Pipes和Van Aerde三种经典交通流模型为例，采用最小二乘法对数据进行拟合，利用RMSE、MAE、MRE、R²指标描述拟合程度，选取拟合精度最高的模型对交通流关键参数进行标定；最后，根据基本图斜率的变化，得到拥堵预警点对应的参数值，当交通流参数变化至预警值时发出拥堵预警。采用广西高速公路实测数据对拥堵预警方法进行测试，结果表明在拥堵发生时刻前15～40 min能够及时发出拥堵预警，说明该方法能有效地分析交通流变化趋势，并准确地发出拥堵预警，有助于为交通管理部门及时提供拥堵预测信息，减少拥堵的发生和持续。

关键词

高速公路 / 宏观交通流模型 / 拥堵预警 / 交通流特性 / 非线性拟合