基于融合模型的高速公路运行速度估计

摘要

【目的】充分发挥收费数据在高速公路交通管理中的应用价值，提出一种基于融合模型的高速公路运行速度估计方法。【方法】以收费数据为基础，通过融合平均行程速度法、交通流理论及门控循环单元（GRU）模型构建融合模型，实现多影响因素下高速公路运行速度的精准估计。针对驶入服务区车辆影响路段速度估计准确性的问题，结合路段速度分布特征，建立高斯混合模型以识别未驶入服务区的车辆，进而基于该类车辆数据，采用平均行程速度法估计路段速度；针对低流量场景下路段速度估计不准确的问题，利用交通流理论对该场景下的路段速度进行修正；针对长距离路段速度仅能反映整体运行状态、无法表征局部路况的问题，构建以路段速度时间序列为输入、子路段速度为输出的GRU时间序列预测模型，实现对子路段速度的精准估计。为验证所提方法的有效性与准确性，采用辽宁省高速公路30 d收费数据及高德路况数据对模型进行验证。【结果】路段整体速度估计的均方根误差（RMSE）为12.47 km/h、平均绝对误差（MAE）为8.28 km/h、平均绝对百分比误差（MAPE）为0.09；路段各子路段速度估计的平均RMSE为7.81 km/h、平均MAE为5.80 km/h、平均MAPE为0.13。【结论】所提方法可为高速公路运营及管理决策提供可靠的数据支撑。

关键词

公路运输 / 高速公路 / 速度估计 / 融合模型 / 收费数据