基于WT-WOA的城市快速路交通震荡吸收策略

赵红亮, 张兆磊, 易可夫, 吴伟, 郭静

交通信息与安全 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (1) : 169 -180.

赵红亮, 张兆磊, 易可夫, 吴伟, 郭静

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摘要

城市道路交通瓶颈点的交通震荡是诱发交通事故、通行延误和增加能源消耗的主要原因，缓解交通震荡可以显著提升交通运行效率和安全。为精确获取交通震荡的周期，研究了基于小波变换（wavelet transform,WT）的交通波时频分析方法，并开发了基于鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm,WOA）的小波参数自适应标定方法。通过构建以交通震荡起止时间的识别误差绝对值为适应度函数，采用全局搜索机制克服局部最优问题，动态优化小波变换的尺度系数与平移系数，克服了小波变换易陷入局部最优的缺点，并解决了传统交通震荡识别方法中由于判别参数在阈值上下波动，导致识别不准确或误判的问题。在此基础上，提出融合能源消耗和驾驶安全的多目标协同交通波吸收控制框架，通过建立以燃油消耗率和交通安全指标的多目标优化函数，设计基于速度引导的车辆准入控制机制，在瓶颈区域上游实施动态速度调控，通过优化部分车辆行驶速度，减少进入交通瓶颈区的车辆数量，从而加快交通震荡的消散，抑制频繁加减速导致的能源损耗和安全风险。研究结果表明：在道路瓶颈区实施交通波吸收方法后，碰撞持续时间和综合碰撞时间分别降低了73.86%和61.07%，燃油消耗降低16.15%；分析网联自动驾驶车辆渗透率变化对控制方法影响发现，能耗和安全风险随渗透率增加而减小，渗透率≥0.3时，控制方法效果显著，能耗与安全风险都显著降低。