雨天环境下高速公路交通流特性分析及预测研究

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致谢

1 引言

1.1 研究背景及意义

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 雨天环境对交通流的影响研究

1.2.2 交通流预测研究

1.2.3 研究现状小结

1.3 研究内容与技术路线

2 数据预处理

2.1 交通流数据的预处理

2.1.1 研究区域高速公路概况

2.1.2 交通流数据的来源

2.1.3 交通流数据的清洗

2.2 降雨数据的预处理

2.2.1 降雨等级的划分

2.2.2 降雨数据的获取

2.2.3 降雨数据的清洗

2.3 交通流数据与降雨数据的时空匹配

2.4 本章小结

3 雨天环境对高速公路交通流特性的影响分析

3.1 雨天环境对高速公路交通的影响

3.2 高速公路交通流特性及其影响因素分析

3.2.1 交通流特性基本统计分析

3.2.2 自由流速度的影响因素分析

3.2.3 交通流速度的影响因素分析

3.2.4 交通流量的影响因素分析

3.3 降雨对高速公路自由流速度的影响

3.4 降雨对高速公路交通流速度的影响

3.4.1 交通流速度的标准化

3.4.2 不同降雨强度下的交通流速度分布特性

3.4.3 不同时段下的交通流速度分布特性

3.5 降雨对高速公路交通流量的影响

3.5.1 交通流量的标准化

3.5.2 不同降雨强度下交通流量的分布特性

3.5.3 不同时段下交通流量的分布特性

3.6 本章小结

4 基于LSTM的雨天环境下交通流预测研究

4.1 循环神经网络机理概述

4.2 神经网络目标函数优化

4.2.1 目标函数优化方法

4.2.2 梯度下降优化算法

4.3 基于LSTM 的交通流预测模型设计

4.3.1 LSTM模型的结构及训练过程

4.3.2 LSTM 预测模型搭建及参数设置

4.4 基于APSO-LSTM的交通流预测模型

4.4.1 粒子群优化算法（PSO）的机理

4.4.2 PSO 算法的流程及参数设置

4.4.3 自适应非线性惯性权重PSO

4.4.4 APSO-LSTM预测模型搭建

4.4.5 模型参数设置

4.5 实例预测结果分析

4.5.1 实验相关说明

4.5.2 非持续性降雨时的预测结果

4.5.3 持续性降雨时的预测结果

4.5.4 预测结果对比评价分析

4.6 本章小结

5 基于GRU的雨天环境下交通流预测研究

5.1 GRU模型的结构及训练过程

5.2 GRU预测模型搭建及参数设置

5.3 基于APSO-GRU的交通流预测模型

5.3.1 APSO-GRU预测模型搭建

5.3.2 模型参数设置

5.4 实例预测结果分析

5.4.1 非持续性降雨时的预测结果

5.4.2 持续性降雨时的预测结果

5.4.3 预测结果对比评价分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 论文主要工作

6.2 创新性成果

6.3 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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