钱超1 李俊1 赵一辰1 李发强2 周钟文2 程剑英2
1. 长安大学 电子与控制工程学院,陕西 西安 710064;
2. 海南交控科技有限公司,海南 海口 570203
QIAN Chao1 LI Jun1 ZHAO Yichen1 LI Faqiang2 ZHOU Zhongwen2 CHENG Jianying2
1. School of Electronic and Control Engineering, Chang’an University, Xi’an 710064, Shaanxi, China;
2. Hainan Transport Holding Technology Co., Ltd., Haikou 570203, Hainan, China
摘要:
公路隧道交通流预测是合理优化隧道运营管控方案的重要技术基础。针对交通流数据的非线性、时空耦合性以及降噪处理中扰动信息丢失等问题,提出了一种结合趋势建模与残差补偿的公路隧道交通流预测模型。首先,基于对交通流数据的趋势与统计特征分析,将原始数据划分为客车与货车两类;其次,结合平稳性检验结果,对非平稳数据采用高斯平滑方法进行降噪处理;然后,将平稳数据与降噪数据输入融合卷积神经网络、双向长短期记忆网络和时序自注意力机制的主干网络,以提取趋势特征,并引入时序卷积网络对残差数据进行建模,以恢复降噪处理中丢失具有时序结构的扰动特征;最后,通过融合趋势特征与扰动特征,生成最终预测结果。选取秦岭终南山公路隧道的小时流量数据进行模型训练和测试,实验结果表明:在对总体流量的连续预测中,集成深度学习模型预测的均方根误差为42.29±5.66 pcu,加权平均绝对百分比误差为4.18±1.06%,与其他预测模型的最优结果(64.28±7.84 pcu、6.57±1.08%)相比,两类误差分别降低了34.20%、36.37%。在消融实验中,残差补偿模块对模型性能影响最显著,可使两类误差分别降低26.97%、35.00%。研究结果为公路隧道智能交通系统的动态流量预测提供了理论基础。