华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (9): 31-47.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.250003
王庆荣1 高桓伊1 朱昌锋2 何润田2 慕壮壮1
1. 兰州交通大学 电子与信息工程学院,甘肃 兰州 730070;
2. 兰州交通大学 交通运输学院,甘肃 兰州 730070
WANG Qingrong1 GAO Huanyi1 ZHU Changfeng2 He Runtian2
1. School of Electronic and Information Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China;
2. School of Transportation, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730070, China
摘要:
随着城市机动车保有量的持续攀升,交通拥堵程度不断加剧,并对环境保护与城市运行效率造成不利影响。因此,精确预测交通拥堵对于交通管理与优化具有重要意义。然而,现有研究在建模交通数据的动态时变特性及复杂路段间交互关系方面仍存在一定局限性。针对这一挑战,提出一种基于图神经网络的门控时空卷积网络模型以更有效地刻画和预测交通拥堵状况。首先,通过改进的K-Means聚类算法将原始数据划分为多个拥堵状态类别,并将其作为辅助特征融入预测模型,以增强特征表达能力;其次,引入门控时间卷积网络以捕捉交通数据间的时序特性与动态依赖关系,并构建动态自适应门控图卷积网络,通过信号生成模块与双层调制机制实现特征融合与动态权重分配,从而完成对时空特征的有效提取;最后,引入残差连接以增强训练过程的稳定性,并利用跳跃连接对多层次与多尺度特征进行有效整合。在真实交通数据集PeMS08与PeMS04上对所提出模型的有效性进行了验证,实验结果表明本文模型在预测精度方面优于其他基线模型。